On l'apprend au lycée :lâcher deux objets de masses différentes en l'absence de forces de friction et ils tombent au même rythme dans la gravité terrestre. Ce que nous n'avons pas appris, car il n'a pas été directement mesuré dans les expériences, est de savoir si l'antimatière tombe au même rythme que la matière ordinaire ou si elle peut se comporter différemment. Deux nouvelles expériences au CERN, ALPHA-g et GBAR, ont maintenant commencé leur voyage vers la réponse à cette question.

ALPHA-g est très similaire à l'expérience ALPHA, qui fabrique des atomes d'antihydrogène neutres en prenant des antiprotons du décélérateur d'antiprotons (AD) et en les liant avec des positons d'une source de sodium-22. ALPHA confine ensuite les atomes d'antihydrogène neutres résultants dans un piège magnétique et projette une lumière laser ou des micro-ondes sur eux pour mesurer leur structure interne. L'expérience ALPHA-g possède le même type d'appareil de fabrication et de piégeage d'antiatomes, sauf qu'il est orienté verticalement. Avec cette configuration verticale, les chercheurs peuvent mesurer avec précision les positions verticales auxquelles les atomes d'antihydrogène s'annihilent avec la matière normale une fois qu'ils ont coupé le champ magnétique du piège et que les atomes sont sous la seule influence de la gravité. Les valeurs de ces positions leur permettront de mesurer l'effet de la gravité sur les antiatomes.

L'expérience GBAR, également situé dans le hall AD, prend une autre tournure. Il prévoit d'utiliser des antiprotons fournis par l'anneau de décélération ELENA et des positons produits par un petit accélérateur linéaire pour fabriquer des ions antihydrogène, composé d'un antiproton et de deux positons. Prochain, après avoir piégé les ions antihydrogène et les avoir refroidis à une température ultra basse (environ 10 microkelvin), il utilisera la lumière laser pour les dépouiller d'un positron, en les transformant en antiatomes neutres. À ce point, les antiatomes neutres seront libérés du piège et laissés tomber d'une hauteur de 20 centimètres, au cours de laquelle les chercheurs surveilleront leur comportement.

Après des mois de travail 24 heures sur 24 par des chercheurs et des ingénieurs pour monter les expériences, ALPHA-g et GBAR ont reçu les premiers faisceaux d'antiprotons, marquant le début des deux expériences. ALPHA-g a commencé à prendre le faisceau le 30 octobre, après avoir reçu les approbations de sécurité nécessaires. ELENA a envoyé son premier faisceau à GBAR le 20 juillet, et depuis lors, les chercheurs du décélérateur et du GBAR tentent de perfectionner la livraison du faisceau. Les équipes ALPHA-g et GBAR s'empressent désormais de mettre en service leurs expériences avant que les accélérateurs du CERN ne s'arrêtent dans quelques semaines pour une période de deux ans de travaux de maintenance. Jeffrey Hangst, porte-parole des expériences ALPHA, dit :« Nous espérons que nous aurons la chance de faire les premières mesures de gravité avec de l'antimatière, mais c'est une course contre la montre." Patrice Pérez, porte-parole du GBAR, déclare :« L'expérience GBAR utilise un appareil entièrement nouveau et un faisceau d'antiprotons encore en phase de mise en service. Nous espérons produire de l'antihydrogène cette année et travaillons pour être prêts à mesurer les effets gravitationnels sur l'antimatière lorsque les antiprotons seront de retour en 2021. "

Une autre expérience au hall AD, Égide, qui fonctionne depuis plusieurs années, travaille également à mesurer l'effet de la gravité sur l'antihydrogène en utilisant encore une autre approche. Comme GBAR, AEgIS espère également produire ses premiers atomes d'antihydrogène cette année.

Découvrir une différence entre le comportement de l'antimatière et de la matière en relation avec la gravité pourrait indiquer une théorie quantique de la gravité et peut-être éclairer pourquoi l'univers semble être fait de matière plutôt que d'antimatière.