Como parte de un experimento para medir, en un grado extremadamente preciso, las relaciones carga-masa de protones y antiprotones, la colaboración BASE dirigida por RIKEN en el CERN, Ginebra, Suiza, descubrió que, dentro de la incertidumbredel experimento, la materia y la antimateria responden a la gravedad de la misma manera.
Materia y antimateria crean algunos de los problemas más interesantes de la física actual. Son esencialmente equivalentes, excepto que donde una partícula tiene carga positiva, su antipartícula tiene carga negativa. En otros aspectos, parecen equivalentes. Sin embargo, uno de los grandesLos misterios de la física actual, conocidos como "asimetría bariónica", es que, a pesar de que parecen equivalentes, el universo parece estar hecho completamente de materia, con muy poca antimateria. Naturalmente, los científicos de todo el mundo están tratando de encontrar algo diferente.entre los dos, lo que podría explicar por qué existimos.
Como parte de esta búsqueda, los científicos han explorado si la materia y la antimateria interactúan de manera similar con la gravedad, o si la antimateria experimentaría la gravedad de una manera diferente a la materia, lo que violaría el principio de equivalencia débil de Einstein. Ahora, la colaboración BASE ha demostrado, dentro delímites estrictos, que la antimateria de hecho responde a la gravedad de la misma manera que la materia.
El hallazgo, publicado en Naturaleza, en realidad provino de un experimento diferente, que estaba examinando las proporciones de carga a masa de protones y antiprotones, una de las otras medidas importantes que podrían determinar la diferencia clave entre los dos.
Este trabajo involucró 18 meses de trabajo en la fábrica de antimateria del CERN. Para realizar las mediciones, el equipo confinó antiprotones e iones de hidrógeno cargados negativamente, que utilizaron como sustitutos de los protones, en una trampa de Penning. En este dispositivo, una partícula sigueuna trayectoria cíclica con una frecuencia, cercana a la frecuencia del ciclotrón, que escala con la fuerza del campo magnético de la trampa y la relación carga-masa de la partícula Al alimentar antiprotones e iones de hidrógeno cargados negativamente en la trampa, uno a la vez, ellosfueron capaces de medir, en condiciones idénticas, las frecuencias de ciclotrón de los dos tipos de partículas, comparando sus relaciones de carga a masa. Según Stefan Ulmer, el líder del proyecto, "al hacer esto, pudimos obtener un resultadoque son esencialmente equivalentes, en un grado cuatro veces más preciso que las medidas anteriores. A este nivel de invariancia CPT, la causalidad y la localidad se mantienen en las teorías cuánticas relativistas de campos del Modelo Estándar."
Curiosamente, el grupo usó las medidas para probar una ley física fundamental conocida como el principio de equivalencia débil. De acuerdo con este principio, diferentes cuerpos en el mismo campo gravitatorio deberían experimentar la misma aceleración en ausencia de fuerzas de fricción. Debido a que el experimento BASEse colocó en la superficie de la Tierra, las mediciones de frecuencia de ciclotrón de protones y antiprotones se realizaron en el campo gravitatorio en la superficie de la Tierra, y cualquier diferencia entre la interacción gravitatoria de protones y antiprotones daría como resultado una diferencia entre las frecuencias de ciclotrón.
Al muestrear el campo gravitacional de la Tierra mientras el planeta orbitaba alrededor del Sol, los científicos descubrieron que la materia y la antimateria respondían a la gravedad de la misma manera hasta un grado de tres partes en 100, lo que significa que la aceleración gravitacional de la materia y la antimateriala antimateria son idénticas dentro del 97% de la aceleración experimentada.
Ulmer agrega que estas mediciones podrían conducir a una nueva física. Él dice: "La precisión del 3% de la interacción gravitatoria obtenida en este estudio es comparable al objetivo de precisión de la interacción gravitatoria entre la antimateria y la materia que otros grupos de investigación planean medirutilizando átomos de anti-hidrógeno en caída libre. Si los resultados de nuestro estudio difieren de los de los otros grupos, podría conducir al amanecer de una física completamente nueva".
El grupo de investigación, dirigido por RIKEN, incluía científicos de socios internacionales como el CERN, la Sociedad Max Planck, el Instituto Nacional de Metrología de Alemania PTB, las Universidades de Mainz y Hannover, la Universidad de Tokio y GSI Darmstadt.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por RIKEN. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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