La gravedad podría estar a punto de enfrentarse a una de las pruebas más delicadas de su historia. Según la teoría de la relatividad de Albert Einstein, la gravedad no debería distinguir entre los distintos tipos de materia. Un objeto hecho de materia ordinaria y otro compuesto de antimateria deberían caer exactamente de la misma manera. Esta idea forma parte del llamado principio de equivalencia débil, uno de los pilares sobre los que se construye nuestra comprensión moderna de la gravedad.Hasta ahora, los experimentos realizados con antimateria han sido compatibles con esta predicción. En 2023, el experimento ALPHA del CERN observó que el antihidrógeno, formado por un antiprotón y un positrón, se comporta bajo la gravedad terrestre de una manera consistente con lo esperado para la materia ordinaria. No obstante, aquel resultado dejaba una pregunta en el aire: los protones y antiprotones no son partículas fundamentales, sino objetos compuestos por quarks. ¿Qué ocurre con la gravedad cuando actúa sobre una partícula elemental de antimateria? El muonio, la pieza clave del nuevo experimento Cuando los muones positivos se adentran en el helio superfluido, producen muonio; este sale al vacío adoptando la forma de un chorro concentrado y con una velocidad superior a la térmicaPara responder a esa pregunta, un equipo de físicos ha desarrollado una nueva fuente de muonio, un extraño átomo exótico que podría convertirse en una herramienta única para estudiar la gravedad. El muonio está formado por un antimuón con carga positiva y un electrón con carga negativa. Como sus cargas se compensan, el conjunto es eléctricamente neutro. Pero prácticamente toda su masa procede del antimuón, la antipartícula del muón, una partícula elemental similar al electrón, aunque unas 200 veces más grande.El gran problema es que el muonio apenas tiene tiempo para existir. Su vida media es de aproximadamente 2,2 microsegundos antes de desintegrarse. Para los investigadores, esto significaba que cualquier experimento gravitacional debe realizarse a toda velocidad. Una solución consiste en producir enormes cantidades de muonio y conseguir que se desplacen de forma muy controlada, siguiendo trayectorias y velocidades similares.Para conseguirlo, el equipo dirigido por investigadores de ETH Zúrich encontró una manera ingeniosa, y lo han publicado en Nature Physics. Lo que hicieron fue utilizar helio superfluido enfriado hasta unos 0,2 kelvin, una temperatura muy cercana al cero absoluto. Los antimuones introducidos en este material pierden rápidamente energía y se detienen justo por debajo de su superficie. Allí pueden capturar electrones y formar muonio. Este estudio acerca la cuántica y al gravedad como ninguno lo había hechoEl comportamiento del muonio dentro del helio resulta útil. Estas partículas no interactúan cómodamente con el superfluido y reciben un impulso energético que las conduce hacia la superficie. Cuando finalmente escapan al vacío, lo hacen con una velocidad mucho más ordenada que la obtenida mediante fuentes convencionales de muonio. Los investigadores consiguieron producir un haz que viaja aproximadamente a 2,2 kilómetros por segundo y que presenta una distribución de velocidades relativamente "estrecha". Alrededor del 8 % de los antimuones introducidos en el helio terminaron emergiendo como muonio.Este logro no constituye una medición de la gravedad. El haz producido inicialmente se mueve verticalmente hacia arriba, mientras que para detectar el efecto gravitatorio resulta más conveniente hacerlo viajar horizontalmente. De esta forma, durante los pocos microsegundos de vida de las partículas, la gravedad tendría tiempo de desviarlas ligeramente hacia abajo.Un interferómetro para captar el efecto de la gravedad El siguiente paso será construir un dispositivo capaz de detectar esa diminuta desviación. La propuesta utiliza un interferómetro formado por tres rejillas extremadamente finas, separadas por apenas unos milímetros. Debido a la mecánica cuántica, el muonio puede comportarse también como una onda. Al atravesar las rejillas, producirá un patrón de interferencia y, si la gravedad modifica su trayectoria, ese patrón debería desplazarse una cantidad minúscula. Midiendo ese desplazamiento, los científicos podrían determinar la aceleración gravitatoria del muonio.Los investigadores calculan que, con el nuevo haz, podrían llegar a medir esa aceleración con una precisión cercana al 1 %. El experimento representa una oportunidad para comprobar si el principio de equivalencia también se mantiene para una segunda generación de partículas elementales.Si el resultado coincidiera con las predicciones de Einstein, reforzaría una vez más la descripción actual de la gravedad. Pero una desviación significativa sería mucho más sorprendente: podría indicar que existe algún fenómeno físico todavía desconocido, incluso una posible quinta fuerza de la naturaleza. En cualquier caso, observar directamente cómo responde a la gravedad una estructura cuyo peso procede casi por completo de una antipartícula elemental abriría una ventana completamente nueva sobre la relación entre la gravedad, la antimateria y las leyes fundamentales.