Oamenii au anunţat miercuri că au demonstrat pentru prima dată că antimateria reacţionează la fel ca materia faţă de gravitaţie - prin cădere. Ei au reușit astfel să demonstreze experimental ceea ce teoria generală a relativităţii formulată de Albert Einstein a prezis în urmă cu mai bine de 100 de ani.
Antimateria este „geamănul” enigmatic al materiei obişnuite, având aceeaşi masă, dar o sarcină electrică opusă. Aproape toate particulele subatomice, precum electronii şi protoni, au omologi compuşi din antimaterie.
În timp ce electronii au sarcină negativă, antielectronii, cunoscuţi şi sub numele de pozitroni, sunt încărcaţi cu sarcină pozitivă. În mod similar, protonii au sarcină pozitivă, iar antiprotonii sunt încărcaţi negativ.
Conform teoriei actuale, explozia Big Bang care a dat naştere Universului ar fi trebuit să producă materie şi antimaterie în cantităţi egale. Totuşi, lucrurile nu stau chiar aşa. Se pare că există foarte puţină antimaterie - iar pe Terra, aproape deloc. Mai mult, materia şi antimateria sunt incompatibile. Dacă se ating, ele explodează, un fenomen denumit „anihilare”.
Noul experiment a fost realizat la Centrul European pentru Cercetări Nucleare (CERN) din Elveţia de cercetători care lucrează la proiectul internaţional Antihydrogen Laser Physics Apparatus (ALPHA). Studiul a implicat antihidrogenul - omologul din antimaterie al hidrogenului, cel mai uşor dintre elementele chimice.
„Pe Pământ, cea mai mare parte a antimateriei ce apare în mod natural este produsă din razele cosmice - particule energetice din spaţiu - care se ciocnesc cu atomii din aer şi creează perechi de antimaterie-materie”, a declarat fizicianul Jonathan Wurtele de la Universitatea California din Berkeley, coautor al studiului publicat în revista Nature, potrivit Reuters, preluată de Agerpres.
Antimateria nou creată durează doar până când se loveşte de un atom de materie obişnuită în stratul inferior al atmosferei. Totuşi, antimateria poate fi sintetizată în condiţii controlate de laborator, aşa cum s-a procedat în experimentul ALPHA, care a folosit antihidrogen creat la CERN.
Antihidrogenul a fost captat într-o cameră cilindrică cu vid şi blocat acolo între două câmpuri magnetice amplasate în partea superioară şi cea inferioară a cilindrului. Oamenii de ştiinţă au redus apoi intensitatea câmpurilor magnetice pentru a elibera antimateria, cu scopul de a vedea cum se comportă aceasta sub influenţa gravitaţiei. iar aceasta s-a comportat la fel ca materia în aceleaşi condiţii, adică a căzut „în jos”, nu „în sus”.
„Rezultatul a fost prezis de teorie şi de experimente indirecte care s-au bazat pe fenomene subtile. Însă niciun grup nu a realizat vreodată un experiment direct în care antimateria a fost pur şi simplu eliberată pentru a vedea în ce direcţie va cădea”, a declarat Joel Fajans, fizician la Universitatea California din Berkeley şi coautor al studiului.
„Experimentul nostru a exclus alte teorii care necesită ca antimateria să se ridice - «antigravitaţie» - în câmpul gravitaţional al Pământului”, a adăugat Jonathan Wurtele.
Atunci când Einstein a formulat teoria relativităţii generale - o explicaţie cuprinzătoare a gravitaţiei - înainte ca antimateria să fie descoperită în 1932, el a tratat toată materia cu echivalenţă, ceea ce înseamnă că antimateria ar trebui să reacţioneze în acelaşi fel la forţele gravitaţionale ca şi materia.
„Ar fi fost o enormă surpriză, întrucât ar fi fost în contradicţie flagrantă cu multe teorii”, a declarat William Bertsche, coautor al studiului şi profesor de fizică la Universitatea Manchester din Anglia, care realizează experimente la CERN şi este purtător adjunct de cuvânt al proiectului ALPHA.
„Cred că rezultatul reprezintă o dovadă a puterii relativităţii generale şi a principiilor ei de echivalenţă”, a adăugat el.
Oamenii de ştiinţă rămân însă uimiţi de penuria de antimaterie în Universul vizibil. De exemplu, nu există niciun indiciu că ar exista galaxii compuse din antimaterie.
„Absenţa aproape totală a antimateriei apărute pe cale naturală este una dintre marile întrebări cu care se confruntă fizica”, a mai spus profesorul Wurtele.
Demonstrând că antimateria şi materia sunt atrase gravitaţional, noul experiment a exclus o posibilă explicaţie pentru penuria de antimaterie - potrivit căreia aceasta ar fi fost respinsă gravitaţional de materie în timpul Big Bangului.
„Oricât de frumoasă ar fi teoria, fizica este o ştiinţă experimentală”, a declarat profesorul Fajans.