לראשונה, מדענים צפו בחלקיקי אנטי-חומר – התאומים המסתוריים של החומר הנראה מסביבנו – נופלים כלפי מטה עקב השפעת הכבידה, כך הודיעה מעבדת הפיזיקה של אירופה CERN ביום רביעי. הניסוי הוכרז כ"אבן דרך ענקית", אם כי רוב הפיזיקאים חזו את התוצאה, והיא גם נחזתה על ידי תורת היחסות של איינשטיין משנת 1915.
התוצאה שוללת באופן סופי את התיאוריה שכוח הכבידה דוחה את האנטי-חומר כלפי מעלה – ממצא שהיה משפר את ההבנה הבסיסית שלנו על היקום.
לפי התיאוריה, לפני כ-13.8 מיליארד שנים, המפץ הגדול יצר כמות שווה של חומר – ממנו עשוי כל מה שאנחנו יכולים לראות – ואנטי-חומר, המקביל השווה אך המנוגד לו. עם זאת, אין כמעט אנטי-חומר ביקום, מה שמעלה את אחת התעלומות הגדולות ביותר של הפיזיקה: מה קרה לכל האנטי-חומר?
"חצי מהיקום חסר", אמר ג'פרי האנגסט, חבר בשיתוף הפעולה ALPHA של CERN בז'נבה שערך את הניסוי החדש. "באופן עקרוני, נוכל לבנות יקום – כל מה שאנחנו יודעים עליו – עם אנטי-חומר בלבד, וזה יעבוד בדיוק באותה צורה", אמר ל-AFP.
פיזיקאים מאמינים שחומר ואנטי-חומר אכן נפגשו והרסו כמעט לחלוטין זה את זה לאחר המפץ הגדול. אולם החומר מהווה כעת כמעט חמישה אחוזים מהיקום. מה שמרכיב את שאר היקום הוא אפילו פחות מובן: חומר אפל ואנרגיה אפלה – בעוד האנטי-חומר נעלם.
– התפוח של ניוטון עף למעלה? –
אחת השאלות הבולטות ביותר לגבי אנטי-חומר הייתה האם כוח הכבידה גרם לו ליפול באותו אופן כמו חומר רגיל. בעוד שרוב הפיזיקאים האמינו שכן, כמה שיערו אחרת.
תפוח נופל היווה השראה ליצירתו של אייזק ניוטון על כוח הכבידה – אבל אם התפוח הזה היה עשוי מאנטי-חומר, האם הוא היה עף לשמיים? ואם כוח הכבידה אכן דוחה את האנטי-חומר, זה יכול היה לאפשר דברים בלתי אפשריים כמו מכונה שנעה באופן תמידי.
"אז למה לא להפיל קצת ולראות מה קורה?" אמר האנגסט. הוא השווה את הניסוי להדגמה המפורסמת – למרות שהיא ככל הנראה מיתוס בלבד – של גלילאו מהמאה ה-16, לפיה שני כדורים בעלי מסה שונה שנזרקו מהמגדל הנטוי של פיזה ייפלו באותו קצב.
אבל הניסוי הזה – תוצאה של 30 שנות עבודה על אנטי-חומר ב-CERN – היה "קצת יותר מורכב" מזה של גלילאו, אמר האנגסט. בעיה אחת הייתה שאנטי-חומר בקושי קיים מחוץ לחלקיקים נדירים וקצרי מועד בחלל החיצון. אולם בשנת 1996, מדעני CERN ייצרו את האטומים הראשונים של אנטי-חומר – אנטי מימן. אתגר נוסף היה שמכיוון שלחומר ולאנטי-חומר יש מטען חשמלי הפוך, ברגע שהם נפגשים הם מעלימים זה את זה בהבזק אלים של אנרגיה שמדענים מכנים השמדה.
בעוד שהניסוי פוסל את האפשרות שכוח המשיכה גורם לאנטי מימן לעלות כלפי מעלה, האנגסט הדגיש שהוא לא הוכיח שאנטי-חומר מתנהג בדיוק באותו אופן כמו חומר רגיל. "זו המשימה הבאה שלנו", אמר.
מרקו גרסבק, פיזיקאי שעובד ב-CERN אך לא היה מעורב במחקר ALPHA, אמר כי מדובר ב"ציון דרך עצום". אבל הוא מסמן "רק תחילתו של עידן" של מדידות מדויקות יותר של השפעת כוח הכבידה על אנטי-חומר, אמר לסוכנות הידיעות הצרפתית.
ניסיונות אחרים להבין טוב יותר את האנטי-חומר כוללים שימוש במאיץ ההדרונים הגדול של CERN כדי לחקור חלקיקים מוזרים הנקראים קווארקי יופי. וישנו גם הניסוי על סיפון תחנת החלל הבינלאומית שמנסה לתפוס אנטי-חומר תוך שימוש בקרניים קוסמיות.
לעת עתה, הסיבה לעובדה שהיקום גדוש בחומר אך נטול אנטי-חומר "נשארה בגדר תעלומה", אמר הפיזיקאי הארי קליף. מכיוון ששניהם היו צריכים להשמיד זה את זה לחלוטין ביקום המוקדם "העובדה שאנחנו קיימים מעידה על משהו שאנחנו לא מבינים", הוא הוסיף.
