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O mistério da antimatéria


Imagem mostra trajetórias de antiátomos capturados pelo experimento Alpha (Crédito: LBL)

POR SALVADOR NOGUEIRA
09/01/15 05:57

Por que o Universo inteiro é feito de matéria e não de antimatéria? Esse é um dos grandes mistérios da cosmologia e um experimento recente cujo objetivo era tentar decifrar o enigma acabou tornando tudo ainda mais misterioso.

Não que o esforço tenha sido um fracasso. Pelo contrário, foi um sucesso retumbante. Um grupo de pesquisadores do CERN (centro europeu de física de partículas) mediu a carga elétrica de átomos de anti-hidrogênio com uma precisão de oito casas decimais.

O duro é que essa carga acabou sendo exatamente a mesma do átomo de hidrogênio comum, zero. Não é exatamente uma surpresa. Afinal de contas, as partículas de antimatéria, pela teoria, devem ser algo como gêmeas idênticas, mas espelhadas, de suas contrapartes de matéria, com carga elétrica invertida. Então, se o próton tem carga positiva, o antipróton tem carga negativa. O mesmo acontece com o elétron, negativo, e o antielétron, positivo e por isso também conhecido como pósitron. (O nêutron e antinêutrons são, ambos, claro, neutros, mas enquanto um é composto por quarks, o outro é feito de antiquarks, que possuem carga elétrica oposta. Na soma das cargas dos quarks e antiquarks, ambos acabam zerados nesse quesito.)

Agora, se a teoria sugere que matéria e antimatéria devem ser iguaizinhas em tudo, por que alguém está se dando ao trabalho de testar isso com tamanha precisão? Aí é que está. Se ambas fossem mesmo exatamente iguais, então não deveríamos estar aqui para contar a história.

Eu explico. Logo após o Big Bang, quando toda aquela energia concentrada começou a se resfriar, levando ao nascimento das primeiras partículas, o Universo não tinha nenhuma preferência. Em tese, matéria e antimatéria seriam criadas em iguais quantidades. Um problema, contudo, é que, naquele nível de densidade, as partículas e antipartículas deviam estar se trombando a todo momento. E uma coisa espantosa acontece quando matéria e antimatéria se encontram. Elas se destroem mutuamente e o resultado é a conversão total de suas massas em energia. Naquela situação, se houvesse quantidades exatamente iguais de partículas e antipartículas, teríamos uma aniquilação completa e o Universo dali em diante seria apenas um mar sem-graça de fótons. Mas não foi com esse cosmos que terminamos, certo? Então, alguma coisa está errada nessa história.

De algum modo, acreditam os cosmólogos, o Universo primordial produziu um ligeiro desbalanceamento entre matéria e antimatéria. Então, para cada 10 bilhões de partículas de antimatéria, o cosmos criou 10 bilhões e uma partículas de matéria. Quando houve a grande aniquilação terminamos com um mar sem-graça de fótons e um “resto” de matéria. E foi essa raspa do tacho que produziu tudo que vemos hoje, inclusive eu, você e as galáxias mais distantes que somos capazes de enxergar com nossos mais poderosos telescópios.

Daí a motivação para procurar alguma diferença, por menor que seja, entre as propriedades de átomos e antiátomos. O experimento, chamado ALPHA, tem esse objetivo. Eles têm criado antiprótons e antielétrons com aceleradores de partículas — a exemplo do que ocorreu no Big Bang, quando você converte a energia de movimento das partículas em outras partículas numa colisão, são produzidas tanto matéria quanto antimatéria. Depois vem um delicado processo em que “garrafas” magnéticas aprisionam a antimatéria (não se esqueça de que a antipartícula não pode tocar nenhuma partícula do nosso mundo, caso em que ambas se aniquilam mutuamente num pequeno “puf!” de energia) e finalmente as conduzem para produzir antiátomos — que são ainda mais difíceis de guardar pela compensação de cargas do antipróton e do antielétron.

O primeiro grande sucesso deles foi conseguir aprisionar antiátomos, e foi isso que permitiu seu estudo mais aprofundado. No ano passado, eles conseguiram medir com grande precisão a carga elétrica do anti-hidrogênio. E deu zero, com margem de erro de aproximadamente 0,00000001. Tá bom, né?

Perguntei ao físico Claudio Lenz Cesar, pesquisador da UFRJ e co-autor do estudo, sobre as implicações desse resultado. Ele disse que é questão de ver se o copo está meio cheio ou meio vazio. “Enquanto as propriedades do antiátomo forem dando iguais às do átomo, o modelo da física atual vai se firmando, mas o mistério da ausência de antimatéria no Universo vai se aprofundando.”

Evidentemente, o grupo continua a estudar seus preciosos átomos de anti-hidrogênio, cuja técnica de manufatura foi desenvolvida a duras penas, em busca de outras pistas. Talvez a carga elétrica seja de fato igual, mas outras propriedades (como a resposta à força gravitacional e possíveis violações de carga-paridade-tempo) sejam diferentes. Quiçá as diferenças ainda estejam ocultas pela imprecisão dos experimentos, que precisam ir além das oito casas decimais para encontrá-las. Por ora, o mistério continua insondável. Mas não há dúvida de que, quando essa caixa-preta for finalmente aberta, a física viverá dias bem empolgantes.

FONTE: http://mensageirosideral.blogfolha.uol.com.br/

Comentários

  1. Isso tudo é tão bonito e especial... É estranho demais poder saber sobre isso.......

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