Em 1971, o astronauta David Scott estava na superfície da lua, segurando o martelo e a penae no vácuo luae ele os deixou ir. Eles atingiram a poeira cinzenta quase simultaneamente. É uma homenagem poética a Galileu, que séculos antes refutou a ideia de Aristóteles de que os objetos pesados “querem” cair no chão mais do que os objetos leves.
Este não é apenas um truque para a câmera; demonstra o princípio da equivalência fraca, que é a pedra angular de gDe um modo geral Rrelatividade. Afirma que todos os objetos, independentemente da sua massa ou composição interna, caem num campo gravitacional exatamente à mesma taxa. quando Einstein Ao estabelecer a sua teoria da obra-prima, ele não tentou explicar por que isso aconteceu. Ele apenas acha que é uma regra básica e segue em frente.
Para compreender o apelo da queda da antimatéria, temos de olhar para trás, para a história da sua descoberta. Na década de 1920, o físico Paul Dirac tentou impor dois mundos distintos – a mecânica quântica (regras muito pequenas) e especial Rrelatividade (As regras são muito rápidas) – Joguem juntos.
Dirac encontrou uma equação que funcionava, mas tinha uma peculiaridade. Assim como a raiz quadrada de 4 pode ser 2 e -2, sua equação fornece duas soluções para a energia das partículas: uma para valores positivos e outra para valores negativos. Isto é um problema. A energia positiva tem um “fundo” zero, mas a energia negativa é um porão de porões sem fundo.
A solução de Dirac foi chamada de “Mar de Dirac”. Ele imaginou que o espaço sideral não era um vácuo, mas um “oceano” cheio de estados de energia negativa. Se você chutasse uma dessas partículas invisíveis para o reino positivo, ela deixaria um buraco. O buraco se comporta como uma partícula comum, mas com carga oposta. Esta é a primeira vez que uma partícula foi prevista através da matemática pura antes de ser vista em laboratório. Chamamos isso de antimatéria.
Por que focar em testar antimatéria gravidade? Porque a antimatéria é a ponte para o maior abismo da física. É bem sabido que a relatividade geral (gravidade) e a mecânica quântica (todo o resto) não são compatíveis. Eles falam línguas diferentes e moram em bairros diferentes. Como a antimatéria é um produto puro do mundo quântico, é uma candidata perfeita para testar a teoria da gravidade de Einstein.
No entanto, é um pesadelo e aqui está o porquê:
- Quando matéria e antimatéria entram em contato, elas se aniquilam num lampejo de pura energia.
- A natureza não nos fornece apenas antimatéria; Temos que construí-lo em um laboratório avançado.
- Comparado com a força eletromagnética, A gravidade é extremamente fraca.
Para superar estes obstáculos, os cientistas da experiência ALPHA-g do CERN tiveram que ser criativos. Primeiro, eles criaram o anti-hidrogênio neutro emparelhando antiprótons com pósitrons (antielétrons). Como esses antiátomos são neutros, eles não são impulsionados pela eletricidade.
A equipe prendeu cerca de uma centena desses antiátomos em uma armadilha de Penning, uma garrafa magnética que os mantém no lugar porque, quando neutros, ainda agem como pequenas barras magnéticas. Os pesquisadores então usaram lasers para resfriar átomo Perto do zero absoluto para impedi-los de oscilar.
Então chegou o momento crítico: eles enfraqueceram lentamente o campo magnético.
Se a antimatéria ignorar o princípio da equivalência fraca, os átomos podem flutuar para cima e ser repelidos pela Terra. Se Einstein estivesse certo, eles deveriam cair. Os pesquisadores esperaram pelo clarão da aniquilação enquanto os antiátomos escapavam da armadilha e atingiam as paredes do recipiente. Depois de filtrarem o ruído perdido raios cósmicosesse resultado É claro: cerca de 80% dos antiátomos caem no fundo da armadilha.
A antimatéria cai. este é um opor-se a-Climax (haha) resulta da melhor maneira possível. Isto significa que o princípio da equivalência fraca ainda é válido e a visão de Einstein sobre as reações gravitacionais permanece intacta.
No entanto, o caso ainda não acabou completamente. Embora saibamos que a antimatéria cairá abaixoainda não sabemos se cai exatamente na mesma posição aceleração Assim como as coisas normais. Se houvesse uma diferença de pelo menos 1% na velocidade de queda, isso marcaria uma revolução completa na física – sugeriria que a gravidade trata a matéria espelhada de maneira diferente. Mas, por enquanto, o universo continua sendo um lugar onde martelos, penas e anti-hidrogênio correm para pousar na mesma velocidade.
