Hito científico: el CERN atrapa la misteriosa antimateria y demuestra que le afecta la gravedad

El concepto de la antimateria ha fascinado desde hace décadas por igual a los investigadores y a los creadores de ficción. La idea de la existencia de 'gemelos opuestos' a las partículas convencionales -los antiprotones tienen carga negativa frente a los protones positivos, mientras que los antielectrones son 'positrones' frente a los electrones negativos- que se autodestruyen si entran en contacto con su opuesto ha llevado a imaginar armas de destrucción inimaginable, motores para la exploración espacial e incluso auténticos universos paralelos. La realidad tras este misterioso elemento, sin embargo, sería mucho más prosaica.

La principal dificultad para estudiar la antimateria es que es muy difícil de encontrar. Teóricamente, sin embargo, debería ser tan ubicua en el universo como la materia de la que es un reflejo: algo tan común como el potasio de un plátano produce positrones, que son rápidamente eliminados por los electrones circundantes. Esta 'asimetría bariónica' llevó a plantear una hipótesis sugerente: la antimateria sería repelida por la gravedad en lugar de verse atraída como el resto del universo material, lo que explicaría la dificultad de encontrarla en nuestro entorno. Un experimento confirma ahora que está sometida a las mismas leyes gravitacionales.

La misma Teoría de la Relatividad formulada por Albert Einstein en 1932 implicaba que la antimateria debía regirse por las mismas fuerzas que rigen el Universo. Sin embargo, "nadie había podido observar de forma directa si una partícula de antihidrógeno, por ejemplo, se movería hacia arriba en lugar de hacia abajo en un campo gravitacional", explica Jonathan Wurtele, investigador en Física de Plasmas de la Universidad de Berkeley y en el Aparato de Física de Láser Antihidrógeno (ALPHA) del CERN en Suiza. Según los resultados del experimento que publica ahora la revista Nature, la antimateria también cae atraída por la gravedad.

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Los investigadores no podían plantear, en sus propias palabras, un experimento de 'Torre de Pisa' como el que se atribuye apócrifamente a Galileo. El astrónomo italiano habría tirado, cuenta la leyenda, una bola de plomo y otra de madera desde el último piso de la torre inclinada para probar que, a causa de la gravedad, tocarían el suelo a la par. Esto se puede demostrar en un laboratorio en condiciones de vacío, pero la antimateria es más esquiva. "Cualquier campo eléctrico atraerá más a la partícula que la gravedad", explica otro de los investigadores, Joel Fajans. Y al entrar en contacto con la materia que la atrae, queda inmediatamente destruida.

Wurtele y Fajans empezaron a trabajar en 2016 con antihidrógeno, con una carga neutral que resiste a la atracción eléctrica. En 2018 construyeron el mecanismo ALPHA-g, una trampa magnética para estos átomos. Se trata de un receptáculo de 25 centímetros de alto, cuyo interior se mantiene a 0,5ºC y las partículas son contenidas por un campo magnético generado por potentes imanes en ambos extremos. A continuación, el receptáculo se coloca de pie. Si la mayoría de partículas vencen la resistencia del imán que ha quedado abajo, significa que se ven atraídos por la fuerza de la gravedad. 

Las partículas de antimateria se descompusieron en piones al tocar el fondo del receptáculo, lo que ha permitido medir que un 80% de las moléculas no pudo escapar de la gravedad. "Si preguntas por los pasillos de este departamento a los físicos sobre este resultado, te dirán que es exactamente lo que esperaban", reflexiona Wurtele. "Pero también te dirán que había que hacer el experimento para asegurarnos. No queremos ser la clase de estúpidos que no explora las posibilidades de la nueva física solo porque creen que ya tienen la respuesta, y termina siendo algo completamente diferente".