Mi történik, ha van egy golyónyi antianyagunk és egy golyónyi anyagunk, amelyek pontosan egyforma tömegűek, és egyforma magasságból ejtjük le őket? Egyszerre érnek földet? Vagy az antianyagnak van valami olyan alapvető tulajdonsága, ami miatt másként viselkedik a gravitációban?
A fizika jelenleg ismert törvényei szerint egyszerre kellene földet érniük, ezt azonban kísérletileg egészen mostanáig nem sikerült igazolni. Egy új kísérlet keretében viszont nemrégiben egy kutatócsoport megmutatta, hogy 3 százalékos pontossággal valóban egyszerre érnek földet a feltételezett labdák.
Az antianyag minden tulajdonsága egyezik a hétköznapi anyagéval, csak éppen minden részecske töltése ellentétes. Vagyis az antiproton ugyanakkora tömegű és spinű, mint a proton, de negatív töltéssel rendelkezik, míg az antielektron (azaz a pozitron) egy elektronnyi pozitív töltéssel bír. Ebből elvileg az következik, hogy az antianyagnak gyakorlatilag ugyanúgy kellene viselkednie, mint az anyagnak.
Van azonban néhány fontos kitétel. Egyrészt az anyag és antianyag egymásnak megfelelő részecskéi találkozva megsemmisítik egymást, miközben tetemes mennyiségű energia szabadul fel. Ha például bármelyikünk találkozna saját antianyagból álló ikrével, az ezt kísérő robbanás körülbelül egy 3000 megatonnás atombombáénak felelne meg.
A másik fontos tényező, hogy az univerzum jobbára anyagból, és jóval kevesebb antianyagból áll. Számos különböző természetes folyamatban keletkezik antianyag, például a radioaktív bomlás során vagy a csillagok belsejében, de az anyaghoz képest a meglevő mennyiséggel együtt is elenyésző az aránya. Ami azért problematikus, mert a kurrens kozmológiai elméletek többsége szerint az univerzum keletkezésekor egyenlő mennyiségben kellett keletkeznie anyagnak és antianyagnak. Azonban ha ez igaz lenne, mostanra nem lenne semmilyen anyag, csak energia, amely egymás kioltásakor jött létre.
Az anyag aszimmetrikus túlsúlyának köszönhetően azonban ez nem így van, és létezhetünk. Hogy miért és hogyan, az egyelőre rejtély. A rejtély megfejtésének részeként világszerte sok kutató vizsgálja az antianyag tulajdonságait, hogy ez mennyiben és miben tér el az anyagtól. A legtöbb kísérlet azt mutatja, hogy nem nagyon, vagyis a legtöbb helyzetben nagyon hasonlóan viselkednek.
Az egyik alapvető tulajdonság az anyag részecskéi kapcsán, hogy tömegük és elektromos töltöttségük egymással arányos. A fizika törvényei szerint ennek univerzálisan így kellene lennie, vagyis az antianyagra is igaznak kellene lennie. Pontosan ezt vizsgálta egy új kísérlet, amelyben töltött részecsekék mágneses mezőben való mozgását, pontosabban az úgynevezett ciklotron frekvenciát vizsgálták. Utóbbi függ a töltés és a tömeg mértékétől, és nagyon pontosan mérhető. A kutatók antiprotonokat vizsgáltak, és úgy találták, hogy a proton és az antiproton töltés–tömeg-aránya 0,0000000003%-os pontossággal megfeleltethető egymásnak.
Közben viszont arra is rájöttek, hogy a kísérlettel egy másik tulajdonságot, a gravitációs mezőben való viselkedést is vizsgálhatják. Ezt úgy tették, hogy a kísérletet egy év két különböző szakaszában hajtották végre, amikor a Föld elliptikus pályáján eltérő távolságban volt a Naptól. Ez azt jelenti, hogy a két időpontban a Nap gravitációja egy kicsit különböző volt, ami befolyásolta a ciklotron frekvenciát. A megfigyelt oszcilláció a proton és az antiproton esetében 97%-os pontossággal egyezett, ami azt jelenti, hogy ha a gravitáció másként hat az antiprotonokra, mint a protonokra, az eltérés 3%-nál kisebb.
Az új mérés minden korábbinál pontosabban határozta meg az antianyag gravitációs viselkedését. Ezen viselkedés kapcsán ugyanakkor továbbra is akadnak kérdések. Elképzelhető például, hogy az antianyag nem lefelé, hanem felfelé „esne” a valóságban, amit az új kísérlet sem zárt ki. Ehhez újabb kutatások kellenek majd, amelyek ezt a tulajdonságot is vizsgálják.
