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quinta-feira, 22 de dezembro de 2016

Físicos do CERN capturam a luz da antimatéria pela primeira vez

Pela primeira vez, os físicos mostraram que os átomos de antimatéria parecem emitem o mesmo tipo de luz que os átomos de matéria normal emitem quando iluminados com lasers, segundo um novo estudo. 

Uma das grandes questões remanescentes sobre o nosso Universo é por que há muito mais matéria do que antimatéria. Credidos: GiroScience / Shutterstock.com 
Medidas mais precisas desta luz emitida podem descobrir pistas que ajudariam finalmente a resolver o mistério de por que há menos antimatéria do que matéria normal no universo, disseram os pesquisadores.

Para cada partícula de matéria normal, existe um anti-matéria homóloga com a mesma massa, mas com carga eléctrica oposta. As antipartículas do elétron e do próton, por exemplo, são os pósitrons e antiprótons, respectivamente.

Quando uma partícula encontra sua antipartícula, elas se aniquilam mutuamente, emitindo uma explosão de energia. Um grama de antimatéria aniquilaria um grama de matéria e iria liberar cerca de duas vezes mais  energia que a bomba nuclear lançada sobre Hiroshima, Japão. (Você não tem que se preocupar com bombas de antimatéria aparecendo tão cedo; pesquisadores estão muito longe de criar qualquer coisa próxima de um grama de antimatéria.)

Permanece um mistério do porquê que há muito mais matéria do que antimatéria  no universo. O Modelo Padrão da física de partículas - ainda a melhor descrição de como os blocos de construção básicos do universo se comportam - sugere que o Big Bang deve ter criado quantidades iguais de matéria e antimatéria. 

Luz sobre a antimatéria

Os cientistas gostariam de saber mais sobre a antimatéria para ver se ela se comporta de forma diferente a partir de matéria de uma forma que poderia ajudar a resolver o enigma do porquê do universo ter tão pouca antimatéria.

Um conjunto experimentos-chave envolvem o brilho de lasers em átomos de antimatéria, que podem absorver e emitir luz - muito parecido com o que os átomos de matéria regular fazem. Se os átomos de anti-hidrogênio emitirem um espectro de luz diferente do que átomos de hidrogênio, tais diferenças espectrais poderiam produzir insights sobre outras maneiras de descobrir as diferenças entre matéria e antimatéria, disseram os pesquisadores.

Agora, pela primeira vez, os cientistas utilizaram lasers para realizar uma análise espectral de átomos de anti-hidrogênio.

"Eu gosto de chamar isso o Santo Graal da física de antimatéria", disse o co-autor do estudo, Jeffrey Hangst, físico da Universidade de Aarhus, na Dinamarca. "Eu tenho trabalhado por mais de 20 anos para tornar isso possível, e este projeto está finalmente se concretizando depois de muitas etapas difíceis."

Os investigadores fizeram experimentos com anti-hidrogênio, que é o átomo de antimatéria mais simples, tal como o átomo de hidrogênio, que é o mais simples de matéria normal. Átomos de anti-hidrogênio são, cada um, compostos por um antipróton e um pósitron.

Criar  antimatéria o suficiente para que os investigadores examinem provou altamente desafiador. Para criar átomos de anti-hidrogênio, os pesquisadores misturaram nuvens de cerca de 90.000 antiprótons com nuvens de cerca de 1,6 milhões pósitrons (ou antielétrons), produzindo cerca de 25.000 átomos de anti-hidrogênio por tentativa, usando o aparelho de alfa-2, que é um sistema de aprisionamento e geração de antimatéria, localizado na Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear (CERN), na Suíça.
Depois que os pesquisadores criaram os átomos de anti-hidrogênio, "você tem de segurá-los, e isso é muito difícil", disse Hangst. O anti-hidrogênio é eletricamente neutro, o que significa que não pode ser mantido no lugar usando campos elétricos", e você tem que mantê-lo longe da matéria, por isso tem que ser mantido em alto vácuo", disse ele. Além disso, ao manter a antimatéria em temperaturas próximas do zero absoluto (menos 459.67 graus Fahrenheit, ou menos 273,15 graus Celsius), os movimentos dos átomos de anti-hidrogênio ficam mais lentos e, assim, eles ficam mais fáceis de segurar.

Os pesquisadores prenderam átomos de anti-hidrogênio  em campos magnéticos muito fortes. "Agora podemos armazenar cerca de 15 átomos de anti-hidrogênio em um dado momento", disse Hangst.

Em seguida, ele emitiram um laser sobre o anti-hidrogênio, o que fez com que os átomos emitissem luz. Os cientistas, em seguida, mediram o espectro da luz do anti-hidrogênio com uma precisão de cerca de algumas peças em 10^-10 ou seja, um 1 com 10 zeros à esquerda. Em comparação, os pesquisadores atualmente podem medir essas propriedades de hidrogênio a uma precisão de poucas partes em 10^15. "Queremos medir anti-hidrogênio com a mesma precisão que o hidrogênio, e não vemos razão por que não podemos fazer isso no futuro", disse Hangst.

Os espectros de luz de hidrogênio e anti-hidrogênio podem ser parecidos.

No entanto, a medição do anti-hidrogênio com maior precisão pode, em última análise, revelar diferenças entre matéria e antimatéria que poderiam resolver o mistério da antimatéria em falta e levar a mudanças revolucionárias no Modelo Padrão. "Este é um trabalho que realmente pode mudar o jogo", disse Hangst.

Os cientistas detalharam suas descobertas on-line em 19 de dezembro na revista Nature.

Artigo original [Livescience]

Um comentário:

  1. Quem sabe poderemos ultilizar a antimateria para viagens interisterales

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