“Einstein tenía razón”: el descubrimiento que nos acerca a resolver el misterio de la antimateria

Los científicos hicieron un descubrimiento clave de la antimateria, la sustancia misteriosa que abundaba al inicio de la creación del universo. La antimateria es lo opuesto a la materia, que es de lo que están hechas las estrellas y los planetas.

Ambas sustancias fueron generadas en cantidades iguales con el Big Bang, la gran explosión que creó el universo. El más reciente estudio descubrió que las dos responden a la gravedad de la misma manera.

Durante años, los físicos se esforzaron en descubrir las diferencias y similitudes entre ambas sustancias, para explicar así el origen del universo. El llegar a descubrir que la antimateria se elevaba en respuesta a la gravedad, en lugar de caer, hubiera desbaratado completamente todo lo que sabemos de la física.

Ahora se confirmó por primera vez que los átomos de antimateria caen. Pero, lejos de ser un callejón científico sin salida, el descubrimiento abre la puerta a nuevos experimentos y teorías. ¿Caen a la misma velocidad, por ejemplo?

Durante el Big Bang, la materia y antimateria debieron haberse combinado y cancelado mutuamente, dejando nada excepto luz. El porqué es uno de los grandes misterios de la física y descubrir las diferencias entre las dos es la clave para resolverlo. De alguna manera la materia se impuso sobre la antimateria en esos primeros instantes de la creación.

Cómo responde a la gravedad podría contener la clave, según la doctora Danielle Hodgkinson, integrante del grupo de investigación de la Organización Europea para la Investigación Nuclear, CERN, en Suiza, uno de los mayores laboratorios de física de partículas. “No entendemos cómo nuestro universo llegó a ser dominado por la materia, así que eso es lo que motiva nuestros experimentos”, me contó.

La mayoría de la antimateria solo existe fugazmente en el universo. Así que para realizar los experimentos, el equipo del CERN tuvo que crearla de forma estable y duradera.

El profesor Jeffrey Hangst invirtió 30 años desarrollando una instalación para construir meticulosamente miles de átomos de antimateria a partir de partículas subatómicas, y luego atraparlos y volverlos a soltar. “La antimateria resulta ser la sustancia más fascinante, más misteriosa que te puedas imaginar”, dice.

“Hasta donde podemos entender, se podría construir un universo tal como el nuestro, contigo y conmigo, hecho solo de antimateria”, me explicó el profesor Hangst. “Abordar eso es simplemente inspirador; es una de las preguntas abiertas más fundamentales sobre cómo es esta sustancia y cómo se comporta”.

¿Qué es la antimateria?

Empecemos con qué es la materia: todo lo que se encuentra en nuestro mundo está hecho de esta, desde las partículas más pequeñas llamadas átomos. El átomo más simple es el hidrógeno. Es el mayor elemento que compone el Sol. Un átomo de hidrógeno está hecho de un protón de carga positiva en el centro y un electrón de carga negativa que gira en órbita alrededor.

Con la antimateria, las cargas eléctricas son al revés. Tomemos el antihidrógeno, que es la versión de antimateria del hidrógeno, utilizada en los experimentos del CERN. Tiene un protón de carga negativa (antiprotón) en el centro con una versión positiva de electrón (positrón) girando en torno.

Estos antiprotones se producen chocando partículas dentro de los aceleradores del CERN. Se transportan al laboratorio de antimateria a través de tubos a una alta velocidad casi igual a la de la luz. Es demasiado rápido para que puedan ser controlados por los investigadores. Entonces, el primer paso es desacelerarlos, lo que se logra pasándolos por un gran anillo magnético. Este les extrae su energía, hasta que su movimiento se vuelve más manejable.

Los antiprotones y los positrones se envían a un imán gigante, donde se mezclan para formar miles de átomos de antihidrógeno. El imán crea un campo magnético que atrapa el antihidrógeno. Si llegase a tocar los lados del contenedor se destruiría instantáneamente, porque la antimateria no puede sobrevivir el contacto con nuestro mundo. Cuando se apaga el campo magnético, se liberan los átomos de antihidrógeno. Los sensores detectan, entonces, si cayeron hacia arriba o hacia abajo.

Algunos físicos teóricos pronosticaron que la antimateria podría caer hacia arriba, aunque la mayoría, particularmente Albert Einstein en su Teoría General de Relatividad de hace más de 100 años, dice que debería comportarse igual a la materia y caer hacia abajo.

Los investigadores del CERN han confirmado ahora, con el más alto grado de certidumbre jamás, que Einstein estaba en lo cierto. Pero, solo porque la antimateria no cae hacia arriba no quiere decir que cae hacia abajo exactamente al mismo ritmo que la materia.

Con los siguientes pasos que tomará la investigación, el equipo mejorará su experimento para hacerlo más sensible y ver si hay una leve diferencia en el ritmo de la caída de la antimateria. De ser así, podría contestar uno de los principales interrogantes: cómo entró en existencia el universo. Los resultados de la investigación se publicaron en la revista especializada Nature.

*Por Pallab Ghosh

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