Lo aprendemos en la escuela secundaria:liberamos dos objetos de diferentes masas en ausencia de fuerzas de fricción y caen al mismo ritmo en la gravedad de la Tierra. Lo que no hemos aprendido porque no se ha medido directamente en experimentos, es si la antimateria cae al mismo ritmo que la materia ordinaria o si podría comportarse de manera diferente. Dos nuevos experimentos en el CERN, ALPHA-g y GBAR, ahora han comenzado su viaje hacia la respuesta a esta pregunta.

ALPHA-g es muy similar al experimento ALPHA, que produce átomos neutros de antihidrógeno tomando antiprotones del Antiproton Decelerator (AD) y uniéndolos con positrones de una fuente de sodio-22. Luego, ALPHA confina los átomos de antihidrógeno neutros resultantes en una trampa magnética y los ilumina con luz láser o microondas para medir su estructura interna. El experimento ALPHA-g tiene el mismo tipo de aparato de captura y fabricación de antiatómicos, excepto que está orientado verticalmente. Con esta configuración vertical, los investigadores pueden medir con precisión las posiciones verticales en las que los átomos de antihidrógeno se aniquilan con la materia normal una vez que apagan el campo magnético de la trampa y los átomos están bajo la única influencia de la gravedad. Los valores de estas posiciones les permitirán medir el efecto de la gravedad sobre los antiatómicos.

El experimento GBAR, también ubicado en la sala AD, toma un rumbo diferente. Planea utilizar antiprotones suministrados por el anillo de desaceleración de ELENA y positrones producidos por un pequeño acelerador lineal para producir iones antihidrógeno. que consta de un antiprotón y dos positrones. Próximo, después de atrapar los iones antihidrógeno y enfriarlos a una temperatura ultrabaja (aproximadamente 10 microkelvin), usará luz láser para despojarlos de un positrón, convirtiéndolos en antiatómicos neutrales. En este punto, los antiatómicos neutrales se liberarán de la trampa y se dejarán caer desde una altura de 20 centímetros, durante el cual los investigadores monitorearán su comportamiento.

Después de meses de trabajo ininterrumpido por parte de investigadores e ingenieros para armar los experimentos, ALPHA-g y GBAR han recibido los primeros haces de antiprotones, marcando el comienzo de ambos experimentos. ALPHA-g comenzó a nacer el 30 de octubre, después de recibir las aprobaciones de seguridad necesarias. ELENA envió su primer haz a GBAR el 20 de julio, y desde entonces los investigadores del desacelerador y GBAR han estado tratando de perfeccionar la entrega del rayo. Los equipos ALPHA-g y GBAR ahora están compitiendo para encargar sus experimentos antes de que los aceleradores del CERN se apaguen en unas pocas semanas para un período de dos años de trabajo de mantenimiento. Jeffrey Hangst, portavoz de los experimentos ALPHA, dice:"Esperamos tener la oportunidad de realizar las primeras mediciones de gravedad con antimateria, pero es una carrera contrarreloj ". Patrice Pérez, portavoz de GBAR, dice:"El experimento GBAR está utilizando un aparato completamente nuevo y un rayo de antiprotón aún en su fase de puesta en servicio. Esperamos producir antihidrógeno este año y estamos trabajando para estar listos para medir los efectos gravitacionales sobre la antimateria cuando los antiprotones regresen en 2021. "

Otro experimento en la sala AD, Égida, que ha estado en funcionamiento durante varios años, también está trabajando para medir el efecto de la gravedad sobre el antihidrógeno utilizando otro enfoque. Como GBAR, AEgIS también espera producir sus primeros átomos de antihidrógeno este año.

Descubrir cualquier diferencia entre el comportamiento de la antimateria y la materia en relación con la gravedad podría apuntar a una teoría cuántica de la gravedad y quizás arrojar luz sobre por qué el universo parece estar hecho de materia en lugar de antimateria.