Lo impariamo al liceo:rilascia due oggetti di massa diversa in assenza di forze di attrito e cadono alla stessa velocità nella gravità terrestre. Quello che non abbiamo imparato, perché non è stato misurato direttamente negli esperimenti, è se l'antimateria cade alla stessa velocità della materia ordinaria o se potrebbe comportarsi diversamente. Due nuovi esperimenti al CERN, ALPHA-g e GBAR, ora hanno iniziato il loro viaggio verso la risposta a questa domanda.

ALPHA-g è molto simile all'esperimento ALPHA, che rende gli atomi di antiidrogeno neutri prendendo antiprotoni dall'Antiproton Decelerator (AD) e legandoli con positroni da una fonte di sodio-22. ALPHA quindi confina gli atomi di antiidrogeno neutri risultanti in una trappola magnetica e irradia luce laser o microonde su di essi per misurare la loro struttura interna. L'esperimento ALPHA-g ha lo stesso tipo di apparato per la fabbricazione e l'intrappolamento dell'antiatomo, tranne per il fatto che è orientato verticalmente. Con questo assetto verticale, i ricercatori possono misurare con precisione le posizioni verticali in cui gli atomi di antiidrogeno si annichilano con la materia normale una volta che il campo magnetico della trappola viene disattivato e gli atomi sono sotto la sola influenza della gravità. I valori di queste posizioni permetteranno loro di misurare l'effetto della gravità sugli antiatomi.

L'esperimento GBAR, situato anche nella sala AD, prende una piega diversa. Prevede di utilizzare antiprotoni forniti dall'anello di decelerazione ELENA e positroni prodotti da un piccolo acceleratore lineare per produrre ioni antiidrogeno, costituito da un antiprotone e due positroni. Prossimo, dopo aver intrappolato gli ioni antiidrogeno e averli raffreddati a una temperatura ultrabassa (circa 10 microkelvin), userà la luce laser per spogliarli di un positrone, trasformandoli in antiatomi neutri. A questo punto, gli antiatomi neutri saranno liberati dalla trappola e lasciati cadere da un'altezza di 20 centimetri, durante il quale i ricercatori monitoreranno il loro comportamento.

Dopo mesi di lavoro 24 ore su 24 da parte di ricercatori e ingegneri per mettere insieme gli esperimenti, ALPHA-g e GBAR hanno ricevuto i primi fasci di antiprotoni, segnando l'inizio di entrambi gli esperimenti. ALPHA-g ha iniziato a prendere il raggio il 30 ottobre, dopo aver ricevuto le necessarie approvazioni di sicurezza. ELENA ha inviato il suo primo raggio a GBAR il 20 luglio, e da allora i ricercatori del deceleratore e del GBAR hanno cercato di perfezionare l'erogazione del raggio. I team di ALPHA-g e GBAR stanno ora correndo per commissionare i loro esperimenti prima che gli acceleratori del CERN si spengano tra poche settimane per un periodo di due anni di lavori di manutenzione. Jeffrey Hangst, portavoce degli esperimenti ALPHA, dice:"Speriamo di avere la possibilità di effettuare le prime misurazioni della gravità con l'antimateria, ma è una corsa contro il tempo." Patrice Pérez, portavoce del GBAR, afferma:"L'esperimento GBAR utilizza un apparato completamente nuovo e un raggio di antiprotoni ancora in fase di messa in servizio. Speriamo di produrre antiidrogeno quest'anno e stiamo lavorando per essere pronti a misurare gli effetti gravitazionali sull'antimateria quando gli antiprotoni torneranno nel 2021. "

Un altro esperimento alla sala AD, Egida, che opera da diversi anni, sta anche lavorando per misurare l'effetto della gravità sull'antiidrogeno utilizzando ancora un altro approccio. Come GBAR, AEgIS spera anche di produrre i suoi primi atomi di antiidrogeno quest'anno.

Scoprire qualsiasi differenza tra il comportamento dell'antimateria e della materia in relazione alla gravità potrebbe indicare una teoria quantistica della gravità e forse gettare luce sul motivo per cui l'universo sembra essere fatto di materia piuttosto che di antimateria.