Demuestran con experimento que la antimateria también está influenciada por la gravedad

Por Julio García G. / Periodista de Ciencia

Desde hace décadas se sabe que la materia no es lo único de lo que está conformado el universo, sino que también existe una contraparte de antimateria.

El primero en concebir una teoría sobre la existencia de antimateria fue el físico y matemático inglés Paul Dirac (1902-1984) -uno de los padres de la mecánica cuántica y ganador del Premio Nobel de Física en 1933- quien en 1928 propuso una ecuación con la que trató de explicar el comportamiento del electrón cuando éste se acerca a la velocidad de la luz.

Dirac, como muchos otros físicos de su época, estaba obsesionado con la noción de si la simetría está presente en la naturaleza y en todo el universo. Esta obsesión lo llevó a plantear la hipótesis de que el electrón debía de tener una partícula compañera idéntica -simétrica-, pero con carga eléctrica positiva.

La simetría, a la cual se le atribuyen conceptos como el de belleza y está relacionada con la expresión artística, es definida por el Diccionario de la Real Academia Española como la “correspondencia exacta en la disposición regular de las partes o puntos de un cuerpo o figura con relación a un centro, un eje o un plano”. En otras palabras: la simetría tiene que ver con el hecho de mantener las mismas características de un objeto a pesar de que a éste lo giremos -180 grados, por ejemplo- o lo pongamos en otra posición, ya que siempre mantendrá la misma forma, las mismas proporciones y, por tanto, las mismas características.

La asimetría, por el contrario, es lo opuesto a la simetría y está vinculada con el desorden, el caos y, paradójicamente, también con la diversidad; porque al no estar presente esta correspondencia exacta entre las partes de un objeto o de una cosa pueden surgir nuevos patrones y fenómenos emergentes complejos que no están sujetos a dicha simetría.

El físico y matemático de origen inglés Paul Dirac. Imagen: AIP Visual Archives.

Otra de las ideas geniales de Paul Dirac -posteriormente se confirmó experimentalmente- es que, si un electrón se encuentra y luego choca con una partícula idéntica a él, pero con carga positiva (más tarde a esta partícula los físicos la llamarían positrón), ambas se aniquilarán dejando como rastro de esta colisión solamente energía.

De esta forma, y de acuerdo con los brillantes postulados de Dirac, el universo debería de poseer la misma cantidad de materia y de antimateria. Pero ¿esto es así?, ¿realmente el universo posee la misma cantidad de materia y antimateria? Evidentemente no ya que, justamente después de la Gran Explosión o ´Big Bang´, el universo dejó de ser simétrico (por alguna razón que hoy los científicos todavía desconocen) y entonces comenzó a predominar la materia sobre la antimateria dando lugar al surgimiento de átomos, estrellas y planetas.

Ahora bien, de haberse mantenido, después de la Gran Explosión, la misma cantidad de materia y antimateria, absolutamente todo se habría aniquilado y no hubiesen surgido ni planetas ni estrellas ni mucho menos galaxias. Por lo tanto, el universo, después del ´Big Bang´ que le dio origen hace unos 13,800 millones de años, dejó de ser simétrico.

Por otro lado, una vez confirmada experimentalmente la existencia del positrón, siempre quedó la duda entre los físicos de si la antimateria es capaz de interactuar con la gravedad como normalmente lo hace la materia.

Afortunadamente la ciencia y la técnica han avanzado a pasos tan grandes que hace unos días un grupo de investigadores de varias partes del mundo pudo demostrar de manera experimental (los pormenores del trabajo aparecen publicados en la revista Nature), que la antimateria también está influenciada por los efectos de la gravedad al igual que la materia. En otras palabras, la antimateria, lo mismo que la materia, cae en el agujero de gravedad generado por la Tierra y otros cuerpos en el tejido del espacio-tiempo que, como lo predijo Albert Einstein, tiende a deformarse producto de la presencia de objetos como planetas y estrellas.

Ejemplo de la curvatura espaciotemporal predicha por Albert Einstein en 1915.

Para llegar a esta conclusión, los físicos recurrieron a un artilugio llamado ELENA, que pertenece al CERN en Ginebra, Suiza, y que básicamente es un anillo que enfría y desacelera antiprotones. Estos últimos son la antimateria de los protones y tienen carga eléctrica negativa.

Una vez que los antiprotones fueron desacelerados, se les atrapó en las llamadas Trampas de Penning donde se formaron átomos de antihidrógeno tras la recombinación con positrones.

Cuando se forman átomos de antihidrógeno, y como lo reseña el periódico El País, los investigadores “prueban si reaccionan a la gravedad igual que los átomos de este gas”.

Te puede interesar > El Pentágono desclasifica documentos sobre OVNIS en nuevo sitio web

Y resultó que en el preciso momento en que se habían acumulado una gran cantidad de átomos de antihidrógeno, alrededor de un centenar, los científicos los pusieron a una temperatura cercana al cero absoluto (a unos -273 grados centígrados) con la finalidad de desacelerarlos porque entre más frío se encuentra un átomo más lento se mueve.

Ya desacelerados los átomos de antihidrógeno, a una de las trampas de Penning se le abrieron dos orificios, uno arriba y otro abajo, para observar cuántos átomos pasaban por dichos orificios. Y, para su sorpresa, se percataron de que los átomos de antihidrógeno pasaban por el orificio de abajo al igual que lo hacen los átomos de hidrógeno, lo que significa que, al pasar por el orificio situado abajo, los átomos de antihidrógeno tuvieron el mismo comportamiento que los átomos de hidrógeno, es decir, tanto la materia como la antimateria están influenciadas de la misma forma por la gravedad que los hace impulsarse justamente hacia abajo.

Una Trampa de Penning. Imagen: CERN

Por otra parte, la importancia de este descubrimiento radica en que no solamente permitirá a los científicos saber cómo y por qué es que, tras la Gran Explosión, predominó la materia sobre la antimateria, sino también les permitirá manipular la materia y la antimateria quizá con la finalidad de que en el futuro puedan construirse naves espaciales cuyos motores tengan la capacidad de destruir átomos de materia y antimateria para impulsarlos hacia otros planetas y estrellas a velocidades muy altas.

Y es que, entre más se conozca el comportamiento del mundo atómico y subatómico, con mayor probabilidad se podrá llegar a una teoría del todo que pueda lograr unificar y abarcar los postulados de la Relatividad General de Einstein (que explica el macrocosmos, el espacio y el tiempo universal), con las teorías y postulados de la Mecánica Cuántica, que posa su mirada en el microcosmos y en lo muy pequeño.