Antimatéria não tem antigravidade – experimento confirma teoria centenária de Einstein

Um experimento nas instalações ALPHA-g do CERN tornou possível responder à questão de como a gravidade afeta a antimatéria. Há mais de cem anos, Einstein teoricamente respondeu a esta pergunta, mas os cientistas só agora conseguiram confirmar experimentalmente as suas palavras.

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Infelizmente ou felizmente, o milagre não aconteceu. Einstein estava certo. A gravidade tem aproximadamente o mesmo efeito tanto na matéria quanto em sua contraparte fisicamente espelhada com carga oposta – a antimatéria. Por que aproximadamente? O experimento não forneceu medições suficientemente precisas. A próxima modernização da instalação ALPHA-g permitirá aumentar a precisão das medições em duas ordens de grandeza, e então será possível falar em valores significativos para os cálculos.

O conhecimento preciso de como a gravidade afeta a antimatéria pode se tornar um impulso para o desenvolvimento de certas hipóteses sobre a evolução da matéria no Universo. Por enquanto há um grande mistério nisso. Aproximadamente 13,4 bilhões de anos atrás, ocorreu o Big Bang, durante o qual surgiram quantidades iguais de matéria e antimatéria no espaço-tempo. Em teoria, a matéria e a antimatéria deveriam ter sido aniquiladas ao colidir entre si, e isso teria levado ao desaparecimento do embrião do Universo logo após o seu nascimento. Mas tudo o que vemos ao redor refuta tal cenário, caso contrário também não existiríamos.

Do exposto, segue-se que matéria e antimatéria podem diferir de alguma forma sutil para nós em uma série de propriedades físicas, e não apenas no sinal da carga. Por exemplo, isso poderia estar na relação com a gravidade. Se tivesse um efeito diferente sobre a matéria e a antimatéria, isso poderia explicar por que, após o nascimento da matéria e da antimatéria, sua destruição mútua não ocorreu – a gravidade simplesmente os separaria em diferentes cantos do anel.

O efeito da gravidade sobre a matéria ao nível dos experimentos sistêmicos foi realizado por Galileu, deixando cair objetos do topo da Torre Inclinada de Pisa. Você não pode fazer isso com antimatéria. Pode ser obtido em aceleradores, mas no nível de centenas de átomos. E, no entanto, mesmo uma quantidade tão pequena de antimatéria foi suficiente para avaliar o impacto da gravidade da Terra sobre ela.

Numa experiência na instalação ALPHA-g, os cientistas recolheram átomos de anti-hidrogénio numa armadilha localizada verticalmente. O sistema de ímãs compensava os campos eletromagnéticos, contra os quais os efeitos da gravidade não seriam de todo perceptíveis. Depois de cerca de cem átomos de anti-hidrogênio terem se acumulado na armadilha, a armadilha se abriu e os átomos a deixaram para cima e para baixo. A contagem dos átomos em queda e a avaliação de suas características, inclusive a velocidade de queda (tudo isso baseado em medições indiretas no processo de aniquilação da matéria e da antimatéria), permitiram determinar a constante de queda livre do anti-hidrogênio. Acabou sendo igual a 9,8 m/s2 – o mesmo que para a matéria comum.

Para finalmente garantir que a gravidade tenha o mesmo efeito sobre a matéria e a antimatéria, a precisão da medição aumentará gradualmente, o que nos permitirá descartar muitas teorias alternativas da interação da gravidade e da antimatéria.