Якщо кинути шматочок антиматерії, він впаде на землю так само, як і звичайна матерія, згідно з першим в історії вимірюванням того, як на ці дивні частинки впливає гравітація. Хоча це виключає припущення, що антиматерія може падати вгору, а також існування відштовхувальної матерії та антигравітаційних машин, все ще існує певна невизначеність у вимірюванні, щоб були незначні відмінності зі звичайною матерією, і щоб нова фізика вступила в гру.
Квантова механіка стверджує, що багато частинок повинні мати аналог з антиматерії, ідентичний у всіх відношеннях, окрім протилежного електричного заряду. Цей перевернутий заряд не повинен впливати на те, як гравітація впливає на частинку – всі масивні частинки повинні рухатися в просторі однаково під дією гравітації, згідно з теорією відносності Альберта Ейнштейна. Але перевірити, чи це так, було надзвичайно складно, оскільки антиматерія анігілює при зіткненні з протилежною частинкою, що ускладнює її виробництво і зберігання в достатній кількості. Тепер Джеффрі Ханґст з Університету Орхуса в Данії та його колеги виміряли, як гравітація впливає на антиводень, який складається з антиелектрона, або позитрона, і антипротона. У той час як звичайна речовина на Землі прискорюється під час падіння зі швидкістю близько 9,81 метра на секунду в квадраті, також відомою як g, команда виявила, що антиречовина падає зі швидкістю від 0,46 g до 1,04 g – іншими словами, безумовно, вниз.
“Більшість людей, коли думають про антиматерію, уявляють собі наукову фантастику про те, що “вона впаде вгору” – це ми точно можемо виключити”, – каже Ханґст. “Що ми не можемо виключити, так це те, що між прискореннями [матерії та антиматерії] існує невелика різниця”. Ханґст і його команда побудували серію вертикально розташованих камер для виробництва та зберігання антиводню для так званого експерименту ALPHA-g у лабораторії фізики елементарних частинок ЦЕРН поблизу Женеви, Швейцарія. Камери наповнюються позитронами з радіоактивного джерела і антипротонами з прискорювача частинок, які уповільнюються і утримуються при температурі трохи вище абсолютного нуля. Потім ці два типи частинок антиматерії об’єднуються в одній камері, утворюючи близько 20 нейтральних атомів антиводню кожні 4 хвилини, і утримуються на місці потужними магнітними полями. Потім дослідники повільно відпускали магнітні поля у верхній і нижній частині камери протягом 20 секунд і підраховували атоми, які виходили в обох напрямках. Оскільки деякі атоми випадковим чином матимуть достатньо енергії, щоб вийти з верхньої частини пастки, Ханґст і його команда шукали статистичний дисбаланс, коли більше частинок вилітає з нижньої частини, у напрямку до Землі.
“З технологічної точки зору, це дійсно видатне відкриття”, – каже Тара Шірс з Ліверпульського університету, Великобританія. За її словами, прискорювачі частинок зазвичай спрямовані на те, щоб змусити частинки рухатися якомога швидше, але впіймати їх на швидкості, достатньо повільній, щоб виміряти вплив гравітації, дуже складно. Хоча команда виявила, що антиводень падає на Землю з достатньою точністю, щоб виключити ідею про те, що антиматерія відштовхує, а не притягує, інші експерименти, які зараз проводяться, такі як експерименти AEgIS і GBAR в ЦЕРНі, допоможуть нам краще зрозуміти, чи існують більш тонкі відмінності між речовиною і антиречовиною, каже Шірс.
