Antimateria e materia in caduta libera si comportano allo stesso modo?

La materia ordinaria segue una legge tra le più verificate, sia da esperimenti scientifici che nella nostra vita quotidiana: cade per gravità con una certezza di una parte su cento trilioni. E l'antimateria?

Che la gravità non sia propriamente una forza lo sappiamo a partire dal 1915 (Einstein, Relatività Generale). La forza di gravità, o meglio il campo gravitazionale, è solo un modello per una caratteristica dell'Universo con un significato ben più profondo. La materia, se possiede una massa, provoca una deformazione dello spazio-tempo, rendendolo curvo. Gli oggetti cadono seguendo geodetiche, le linee più brevi che uniscono due punti. Se lo spazio fosse perfettamente piatto, le geodetiche sarebbero linee rette, ma in ogni altro caso sono linee curve. Un esempio semplice per capire questo concetto è pensare al pianeta Terra, sferico, sul quale le linee più brevi tra due punti sono date dai meridiani e dai paralleli. Mentre invece, se la Terra fosse un disco piatto...

Sappiamo anche che, secondo il Modello Standard, per ogni particella elementare esiste un anti-particella, con proprietà simmetricamente opposte. Ma l'anti-materia cade per gravità allo stesso modo della materia? Ecco, questo, sebbene sia sostenuto dalla teoria della Relatività Generale di Einstein, non è ancora stato dimostrato con un esperimento.

Il progetto AEgIS al CERN cerca di trovare la minima differenza nella caduta libera dell'anti-materia rispetto alla materia ordinaria. In un breve articolo pubblicato su Nature Communication Physics, i ricercatori hanno comunicato di essere riusciti a produrre atomi di anti-idrogeno, formati da un anti-protone e da un positrone, come potete vedere nell'immagine in calce alla notizia.Il processo per la formazione di questi impulsi di anti-idrogeno e' piuttosto complesso. Potente trovare maggiori informazioni nella fonte della news oppure nell'articolo originale.

E' la prima volta che si ha a disposizione dell'anti-materia che viva abbastanza a lungo da permettere uno studio delle sue proprietà di caduta libera. Infatti, quando materia e antimateria entrano a contatto, si annichiliscono e producono raggi gamma (fotoni) di energia proporzionale alla loro massa. L'asimmetria tra materia e antimateria è la ragione per cui l'Universo non e' solo un ammasso di fotoni ed è anche legata ad alcune proprietà del bosone di Higgs. E' per questi motivi che è così complesso preservare l'antimateria in uno stato stabile, ed e' anche il motivo per cui l'antimateria e' probabilmente il bene più costoso del nostro pianeta (sì, più dello zafferano).

I fisici teorici non si aspettano che l'anti-materia subisca una sorta di gravità opposta. Probabilmente le astronavi a gravità repulsiva raccontate da Isaac Asimov rimarranno fantascientifiche, ma la misura di eventuali piccole differenze nella caduta libera dell'anti-materia aprirebbe certamente una grande crepa in ciò che crediamo di conoscere.