Antimateria este, într-un fel, „opusul” materiei obișnuite care formează corpurile noastre și întreaga lume observabilă. Antiparticulele sunt ca particulele elementare „obișnuite”, dar au semnul opus al sarcinii electrice. Descrierea proprietăților lor cuantice este, de asemenea, inversă.

Atomii celui mai simplu antielement, antihidrogenul, constau dintr-un antiproton (cu sarcină electrică negativă) și un antielectron (pozitron) cu sarcină pozitivă. Dacă un antiatom întâlnește un atom de materie obișnuită (de exemplu, peretele unei camere experimentale), acesta se anihilează, transformându-și complet masa și masa echivalentă de materie în energie. Este relativ ușor să înregistrați un astfel de flux de radiații de înaltă energie cu detectoare sensibile adecvate.

Ca sursă de energie, antimateria apare adesea în cultura populară – de exemplu, ca sistem de propulsie pentru Starship Enterprise din seria „Star Trek” sau ca material pentru o bombă în „Angels and Demons”. De fapt, cantități mici de antimaterie apar și dispar tot timpul – pozitronii sunt creați, de exemplu, în timpul descompunerii potasiului radioactiv, din care fiecare roșie și banană conține o mulțime. Cu toate acestea, legile fizicii prevăd că antimateria ar trebui să existe în univers în cantități aproximativ egale cu materia obișnuită. Oamenii de știință numesc acest puzzle problema formării barionilor.

Experimentul cu Aparatul de fizică cu laser antihidrogen (ALPHA) realizat la Organizația Europeană pentru Cercetare Nucleară (CERN) a arătat că atomii de antihidrogen care părăsesc capcana magnetică se deplasează în jos sub influența gravitației Pământului.

Pentru experimentul ALPHA, antihidrogenul a fost conținut într-o cameră lungă de vid cilindrică cu o capcană magnetică variabilă numită ALPHA-g. Oamenii de știință au slăbit efectele câmpurilor magnetice superioare și inferioare ale capcanei până când influența gravitațională relativ slabă a devenit evidentă și atomii de antihidrogen au reușit să scape din capcană.

Experimentul a fost repetat de mai multe ori, variind intensitatea câmpului magnetic din partea de sus și de jos a capcanei pentru a exclude posibile erori. Când câmpurile magnetice slabe din partea de sus și de jos au fost echilibrate cu precizie, aproximativ 80% dintre atomii de antihidrogen de sub capcană au fost anihilati – un nor de atomi de hidrogen obișnuiți se comportă într-un mod similar în aceleași condiții.

Potrivit autorilor, experimentul lor ar putea explica de ce antimateria a dispărut devreme în evoluția universului. Cu siguranță nu pentru că gravitația l-a împins dincolo de partea vizibilă a universului.

„Teoria generală a relativității a lui Einstein spune că antimateria ar trebui să se comporte exact ca materia”, a spus Jonathan Wortelli de la Universitatea din California, Berkeley, citat în New Scientist. Mai multe măsurători indirecte indică faptul că gravitația interacționează cu antimateria așa cum era de așteptat. Dar până la rezultatele de astăzi, nimeni nu făcuse de fapt o observație directă care ar putea exclude, de exemplu, mișcarea antihidrogenului în sus și nu în jos în câmpul gravitațional.

„Am exclus ca antimateria să fie respinsă de gravitație, să nu fie atrasă de ea”, a subliniat Wortelli. – Acest lucru nu înseamnă că nu există nicio diferență în ceea ce privește forța gravitațională care acționează asupra antimateriei. Doar o măsurătoare mai precisă poate dovedi acest lucru.”

Cercetările ulterioare din cadrul programului Alpha, pe lângă îmbunătățirea măsurătorilor efectelor gravitaționale, vor investiga, de exemplu, interacțiunea antihidrogenului cu radiația electromagnetică folosind spectroscopie.

„Dacă antihidrogenul ar fi oarecum diferit de hidrogen, ar fi revoluționar, deoarece legile fizicii, fie mecanica cuantică sau gravitația, spun că comportamentul ar trebui să fie același”, a remarcat Wortelli.

Mai multe informații în articolul sursă (https://www.nature.com/articles/s41586-023-06527-1). (uşă)

Autor: Paul Wernicke

bmw/bar/