Hoe valt anti-materie?

Valt antimaterie op aarde naar beneden? Net zoals materie dat doet? Die vraag is een halve eeuw oud, maar lastig te beantwoorden, want antimaterie komt op aarde amper voor. Gelukkig maar, want zodra materie en antimaterie elkaar ontmoeten, vernietigen ze elkaar in een energierijke flits.

Toch is er een plek op aarde waar antimaterie wordt gemaakt en bewaard – voor eventjes. Dat is het Europees instituut voor deeltjesonderzoek Cern bij Genève. Fysici van het Alpha-experiment daar slaagden er in 2011 in om anti-waterstofatomen met behulp van een sterk magneetveld ruim een kwartier (1.000 seconden) op te slaan. Deze week beschrijven ze in Nature Communications wat er gebeurt als je die anti-atomen daarna loslaat – ofwel: ze de kans geeft om te vallen.

De theorie en vele indirecte experimentele aanwijzingen voorspellen dat die antimaterie net zo snel naar beneden valt als gewone materie. Niet langzamer of sneller dus. En al helemaal niet omhoog. ‘Maar in een wereld waarin fysici nog maar pas ontdekt hebben dat ze het leeuwendeel van de materie en de energie in de kosmos niet begrijpen, zou het hoogmoedig zijn om categorisch te verklaren dat zwaartekracht dezelfde invloed heeft op materie en antimaterie’, schrijven de Alpha-fysici.

Vandaar dus hun directe meting. De eerste ooit, en wat zegt die? Niets definitiefs nog, jammer genoeg. De kans lijkt iets groter dat de anti-atomen naar beneden vielen dan naar boven, maar de marges zijn te ruim voor een harde conclusie. Het mooie is vooral dat de fysici hebben laten zien dat hun methode werkt – en dat er binnen afzienbare tijd wél een serieus antwoord valt te geven.

Daartoe zullen de fysici ook in hun vervolgmetingen precies registreren waar en wanneer de losgelaten anti-atomen met materie versmelten en zo zichzelf vernietigen. Zo kunnen ze zien of de anti-atomen eerst een eindje vallen, en welke kant op. In een verbeterde ‘antimaterie-opslag’ willen ze bovendien die anti-atomen nog meer dan voorheen afkoelen, alvorens ze los te laten. Zodat deze minder wiebelig zijn en minder geneigd nog even tegen de zwaartekracht in te bewegen en daarmee de meting te verstoren.

Margriet van der Heijden