Antimatéria: as novas descobertas sobre peça-chave para entender como Universo surgiu
Cientistas baseados no Cern, na Suíça, conseguiram fazer experimentos com a antimatéria, difícil de encontrar e controlar.
Cientistas fizeram uma descoberta importante sobre a antimatéria, uma substância misteriosa que existia em abundância quando o Universo começou.
A antimatéria é o oposto da matéria — da qual são feitos as estrelas e os planetas.
Ambas foram criadas em quantidades iguais no Big Bang que formou o nosso Universo. Embora a matéria esteja em toda parte, seu oposto é terrivelmente difícil de encontrar.
Um estudo publicado na revista científica Nature revela que ambas, matéria e antimatéria, respondem à gravidade da mesma maneira.
Há anos, os físicos têm lutado para descobrir suas diferenças e semelhanças, de forma a explicar como o Universo surgiu.
Descobrir que a antimatéria subiria por conta da gravidade, ao invés de cair, teria destruído o que sabemos sobre a física.
Mas cientistas confirmaram, pela primeira vez, que os átomos de antimatéria caem. Isto abre as portas para novas perguntas e experimentos. Ela cai na mesma velocidade, por exemplo?
Durante o Big Bang, matéria e antimatéria deveriam ter se combinado e se anulado, deixando apenas luz. Por que não o fizeram é um dos grandes mistérios da física, e descobrir as diferenças entre as duas é uma chave para resolvê-lo.
De alguma forma, a matéria superou a antimatéria naqueles primeiros momentos da criação. A forma como ela responde à gravidade pode ser a resposta para a incógnita, de acordo com Danielle Hodgkinson, membro da equipe do Cern (ou Organização Europeia para Pesquisa Nuclear), na Suíça, o maior laboratório de física de partículas do mundo.
"Não compreendemos como nosso Universo se tornou dominado pela matéria, então isso é que motiva nossos experimentos", disse à BBC.
A maior parte da antimatéria existe de forma fugaz no Universo, por frações de segundos. Portanto, para realizar experimentos, a equipe do Cern precisou torná-la estável e duradoura.
O professor Jeffrey Hangst passou 30 anos construindo uma instalação para produzir meticulosamente milhares de átomos de antimatéria a partir de partículas subatômicas, prendê-los e depois fazê-los cair.
"A antimatéria é a coisa mais legal e misteriosa que você pode imaginar", afirmou o cientista, animado.
"Até onde entendemos, você poderia construir um universo como o nosso, com você e eu, feito apenas de antimatéria."
"É simplesmente inspirador lidar com isso; é uma das questões abertas mais fundamentais sobre o que é esse material e como ele se comporta."
O que é a antimatéria?
Vamos começar explicando o que é a matéria: tudo em nosso mundo é feito dela, de minúsculas partículas chamadas átomos.
O átomo mais simples é o hidrogênio. É disso que o Sol é feito principalmente. Um átomo de hidrogênio é composto de um próton carregado positivamente no meio e um elétron carregado negativamente que o orbita.
Com a antimatéria, as cargas elétricas são inversas.
Tomemos como exemplo o anti-hidrogênio, que é a versão antimatéria do hidrogênio, usado nos experimentos do Cern. Ele tem um próton carregado negativamente (antipróton) no meio e uma versão positiva do elétron (pósitron) que o orbita.
No Cern, esses antiprótons são produzidos pela colisão de partículas nos aceleradores. Eles chegam ao laboratório de antimatéria por meio de tubos com velocidades próximas à velocidade da luz. Isso é rápido demais para que sejam controlados pelos pesquisadores.
O primeiro passo é desacelerá-los, o que os pesquisadores fazem colocando-os ao redor de um anel. Isso consome sua energia, até que eles se movam em um ritmo mais controlável.
Os antiprótons e pósitrons são então enviados para um ímã gigante, onde se misturam para formar milhares de átomos de anti-hidrogênio.
O ímã cria um campo que retém o anti-hidrogênio. Se algo tocasse a lateral do recipiente, seria destruído instantaneamente, porque a antimatéria não sobrevive ao contato com o nosso mundo.
Quando o campo é desligado, os átomos de anti-hidrogênio são liberados. Os sensores detectam então se eles subiram ou caíram.
Alguns teóricos acreditavam anteriormente que a antimatéria poderia subir, embora a maioria — notavelmente Albert Einstein na sua Teoria da Relatividade Geral, há mais de cem anos — dissesse que ela provavelmente se comportava como a matéria, caindo.
Os investigadores do Cern confirmaram agora, com o maior grau de certeza até o momento, que Einstein estava certo.
Mas só porque a antimatéria não sobe, isso não significa que ela caia exatamente como a matéria.
Nos próximos passos da investigação, a equipe quer qualificar o seu experimento para torná-lo mais sensível, para ver se há uma ligeira diferença na taxa de queda da antimatéria.
Se assim acontecer, poderá haver mais elementos para responder a uma das maiores questões de todas: como o Universo surgiu.
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