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Cientistas estudam antimatéria que emite luz idêntica à matéria normal

Pela primeira vez na história, físicos conseguiram provar que átomos de antimatéria aparentemente emitem a mesma luz que átomos de matéria comum quando são iluminadas por lasers. De acordo com os pesquisadores, novos estudos sobre esse tema podem ajudar a explicar por que existe tão menos antimatéria que matéria comum no universo.

Em resumo, para cada partícula de matéria comum, existe uma antimatéria, com a mesma massa, mas com carga elétrica oposta. As antipartículas do elétron e do próton, por exemplo, são o pósitron e o antipróton, respectivamente. Quando uma partícula encontra sua antipartícula, as duas se destroem, produzindo uma explosão de energia. Um grama de antimatéria em colapso com um grama de matéria liberaria cerca de duas vezes a energia da bomba nuclear lançada em Hiroshima. No entanto, não há motivo para se preocupar com bombas de antimatéria, pelo menso por enquanto. Isso porque os cientistas ainda estão longe de conseguir um grama de antimatéria.

Entretanto, ainda é um mistério por que existe mais matéria que antimatéria no universo. O Modelo Padrão da física de partículas – a melhor descrição de como os blocos básicos de construção do universo se comportam – sugere que o Big Bang deveria ter criado quantidades iguais de matéria e antimatéria. Mas isso não é observado.

Os cientistas gostariam de entender mais sobre a antimatéria para tentar justamente desvendar esse enigma sobre sua existência e seu comportamento no universo. Agora, pela primeira vez, os cientistas utilizaram lasers para realizar uma análise espectral de átomos anti-hidrogênio.

“Eu gosto de chamar isso de Santo Graal da física de antimatéria. Tenho trabalhado com isso por mais de 20 anos, na tentativa de tornar isso possível, e este projeto finalmente se concretizou após muitas etapas complicadas”, disse o coautor do estudo Jeffrey Hangst, físico da Universidade Aarhus, na Dinamarca.

Os pesquisadores utilizaram em seus estudos o anti-hidrogênio, que é o átomo mais simples de antimatéria – bem como o hidrogênio é o átomo mais simples de matéria comum. Cada átomo do anti-hidrogênio possui um antipróton e um pósitron. Mas criar antimatéria suficiente para que os pesquisadores possam examinar não é uma tarefa fácil. Para criar átomos de anti-hidrogênio, os pesquisadores mesclaram nuvens de cerca de 90 mil antiprótons com nuvens de aproximadamente 1,6 milhões de pósitrons, produzindo 25 mil átomos de anti-hidrogênio.

CERN

De acordo com Hangst, além da dificuldade de criar os átomos de anti-hidrogênio, há o desafio de manter esse átomos. Como são eletricamente neutros, eles não podem ser mantidos no lugar usando campos elétricos, e também precisam ser mantidos longe da matéria. Por isso, precisam ser mantidos em vácuo. Além disso, a antimatéria é melhor preservada em temperaturas próximas ao zero absoluto (ou -273,15ºC).

Os pesquisadores então prenderam o anti-hidrogênio em campos magnéticos fortíssimos. “Nós agora podemos prender cerca de 15 átomos de anti-hidrogênio de uma só vez”, disse Hangst. Então, eles lançaram uma luz a partir de um raio laser, em direção ao anti-hidrogênio, o que fez com que os átomos refletissem luz. Os cientistas então mediram o espectro de luz que foi projetado. A precisão foi de poucas partes por 10^10 – isso é, 10000000000. Para efeito de comparação, os pesquisadores conseguem medir as propriedades do hidrogênio em uma precisão de algumas partes por 10^15. “Nós queremos medir o anti-hidrogênio com a mesma precisão do hidrogênio, e nós não vemos impedimento para que isso ocorra no futuro”, disse Hangst.

Atualmente, os espectros de luz do hidrogênio e anti-hidrogênio são muito semelhantes. Entretanto, analisando o anti-hidrogênio com maior precisão podemos revelar diferenças entre a matéria e a antimatéria, que poderiam acarretar mudanças revolucionárias no Modelo Padrão.

Fonte: LiveScience

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