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O outro lado do espelho

Físico brasileiro explica como grupo internacional de pesquisa obteve anti-hidrogênio "frio"

Fonte - Ciência Hoje

Assim como nosso reflexo no espelho - igual, porém inverso - é a antimatéria em relação à matéria. Idealizada no final da década de 1920 pelo físico inglês Paul Dirac (1902-1984), ela é composta por partículas elementares iguais às da matéria, mas com carga oposta. Por exemplo, um próton é positivo e um elétron negativo; já o antipróton é negativo, e o antielétron (pósitron), positivo. Quando matéria e antimatéria se encontram, elas se aniquilam gerando energia. A antimatéria nunca foi detectada em grandes quantidades na natureza, embora antiátomos já tenham sido produzidos em laboratório, com uma duração de bilionésimos de segundo. 

Imagem com cores invertidas mostra pesquisadores diante do dispositivo
Athena, que permitiu a detecção de antiátomos de hidrogênio (foto: Cern)

Agora, um grupo internacional de pesquisa sediado na Organização Européia para Pesquisa Nuclear (Cern) conseguiu produzir anti-hidrogênio "frio" (de baixa velocidade), cujo tempo de vida é de milissegundos. O físico brasileiro Cláudio Lenz Cesar, professor da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), é membro da colaboração internacional Athena (Antihydrogen apparatus), responsável pelo feito. Um dos 39 autores do artigo publicado na revista Nature de 18 de setembro, Cesar explicou as implicações dos resultados.

O grupo utilizou o desacelerador de antiprótons do Cern, que gera pulsos de 2 x 107 antiprótons com energia reduzida. Ao entrarem no Athena, essas partículas são “resfriadas” mais duas vezes, primeiro por uma fina placa e depois por uma nuvem de elétrons. Os antiprótons, presos num campo elétrico e magnético, são então misturados a pósitrons previamente acumulados e formam o anti-hidrogênio. Por ter carga neutra, esse antiátomo escapa dos campos e se aniquila ao entrar em contato com a parede do aparato, emitindo simultaneamente píons e dois fótons de 511 keV cada.

O Athena surgiu em 1996 da fusão de três grupos: um que trabalhava com armazenagem e resfriamento de antiprótons, outro que fazia captura de pósitrons e um terceiro que trabalhava com espectroscopia de alta resolução. "Um de nossos objetivos é fazer medições do anti-hidrogênio e compará-las com as de hidrogênio, que já possuímos", conta Cesar. 

As medições servirão para testar o teorema de simetria de carga, paridade e tempo (CPT), que requer que as leis da física sejam invariáveis se esses fatores forem invertidos. O teorema de CPT é fundamental para o Modelo Padrão que descreve as partículas básicas que compõem o universo e como elas interagem entre si.

Os anti-hidrogênios também permitirão estudar a hipótese da "antigravidade", segundo a qual a relação gravitacional entre matéria e antimatéria seria inversa - elas se repeliriam, ao invés de se atrair. Nesse caso, toda a antimatéria do universo estaria se afastando da nossa região de matéria desde o Big Bang.

Segundo Cesar, aplicações práticas em curto prazo desses resultados não existem. "A pesquisa do Athena tem como função expandir o conhecimento científico nessa área para permitir um melhor entendimento do universo", esclarece. 

O físico da UFRJ Cláudio Lenz Cesar diante do dispositivo Athena