Appurato che materia ed antimateria possono rispondere allo stesso modo alla forza di gravità.

Ultimamente nell'ambito di un esperimento i cui risultati sono stati pubblicati un paio di mesi fa sulla rivista Nature e condotto da un team di ricercatori dell'Ulmer Fundamental Symmetries Laboratory, (in collaborazione con la Johannes Gutenberg-Universität, il Max-Planck-Institut für Kernphysik, l'Università di Tokyo ed il GSI-Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung), per misurare con estrema precisione i rapporti carica/massa di protoni ed antiprotoni, è emerso che, (ovviamente nei limiti dell'incertezza dell'esperimento stesso), materia ed antimateria rispondono alla gravità nello stesso modo. In pratica, come già risaputo, si tratta di due "sostanze" che creano alcuni dei problemi più interessanti della fisica dei giorni d'oggi: sono essenzialmente equivalenti, fatta eccezione per il fatto che dove una particella ha una carica positiva la sua antiparticella ne ha una negativa. Tuttavia uno dei grandi misteri della fisica odierna, (noto come "asimmetria barionica"), riguarda la questione che, nonostante il fatto che sembrino essere quasi del tutto equivalenti, l'Universo pare essere composto interamente di materia, con pochissime tracce di antimateria: naturalmente la comunità scientifica mondiale sta cercando di trovare qualcosa di diverso tra i due, che potrebbe spiegare l'esistenza dell'intero cosmo. In sostanza come parte della suddetta ricerca gli scienziati hanno voluto osservare, appunto, se la materia e l'antimateria interagiscono in modo simile con la gravità, oppure se l'antimateria potesse sperimentare la gravità in modo diverso dalla materia, (cosa che per violerebbe il principio di equivalenza di Einstein), e, come già anticipato, hanno scoperto che, entro stretti limiti, l'antimateria risponde di fatto alla gravità nello stesso modo della materia. Insomma, tale scoperta è arrivata in realtà nel corso di un esperimento con uno scopo diverso, che stava esaminando i rapporti carica/massa di protoni ed antiprotoni, vale a dire una delle altre importanti misure che potrebbero determinare la differenza chiave tra i due. In concreto questo lavoro ha comportato ben 18 mesi di studi nella fabbrica di antimateria del CERN durante i quali per effettuare le misurazioni gli studiosi hanno confinato gli antiprotoni e gli ioni di idrogeno caricati negativamente, che hanno usato come una sorta di proxy per i protoni, in quella che viene chiamata "trappola Penning": si tratta di un dispositivo dove una particella segue una traiettoria ciclica con una frequenza, vicina a quella del ciclotrone, che varia con l'intensità del campo magnetico della trappola ed il rapporto carica/massa della particella. Per farla breve alimentando uno alla volta gli antiprotoni e gli ioni di idrogeno caricati negativamente all'interno della trappola di cui sopra i ricercatori sono stati in grado di misurare, (in condizioni identiche), le frequenze del ciclotrone dei due tipi di particelle, mettendo a confronto i loro rapporti carica/massa. Al riguardo Stefan Ulmer, uno dei principali autori delle sopracitate analisi, ha spiegato: "Facendo questo, siamo stati in grado di ottenere un risultato che sono essenzialmente equivalenti, con un grado quattro volte più preciso delle misure precedenti. A questo livello d'invarianza CPT, la causalità e la località reggono nelle teorie quantistiche di campo relativistiche del Modello Standard". Ad ogni modo è stato interessante notare come successivamente il gruppo di scienziati abbia utilizzato le misure ottenute per testare una legge fisica fondamentale conosciuta come principio di equivalenza, il quale afferma che corpi diversi nello stesso campo gravitazionale dovrebbero subire la stessa accelerazione in assenza di forze di attrito. Comunque sia considerando che l'esperimento in questione ha avuto luogo sulla superficie della Terra, le misure di frequenza del ciclotrone di protoni ed antiprotoni sono state effettuate nel campo gravitazionale terrestre, e di conseguenza qualsiasi differenza tra l'interazione gravitazionale di protoni ed antiprotoni si tradurrebbe in una differenza tra le frequenze del ciclotrone. Tra l'altro campionando il campo gravitazionale della Terra mentre il pianeta orbitava intorno al Sole, gli studiosi hanno, appunto, visto che la materia e l'antimateria rispondono alla gravità nello stesso modo fino ad un grado di 3 parti su 100; il che significa che l'accelerazione gravitazionale della materia e dell'antimateria sono identiche entro il 97% dell'accelerazione sperimentata. A tal proposito lo stesso Stefan Ulmer ha, infine, concluso dichiarando: "Queste misurazioni potrebbero portare ad una nuova fisica. La precisione del 3% dell'interazione gravitazionale ottenuta in questo studio è paragonabile all'obiettivo di precisione dell'interazione gravitazionale tra antimateria e materia che altri gruppi di ricerca intendono misurare usando atomi di anti-idrogeno in caduta libera. Se i risultati del nostro studio differiscono da quelli degli altri gruppi, ciò potrebbe portare all'alba di una fisica completamente nuova".