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Cientistas a um passo de arrefecer a antimatéria (e de a compreender)

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Animatron-io / Deviant Art

Conceito artístico representativo dos fenómenos que ocorrem no acelerador de partículas do CERN

O Laboratório Europeu de Física de Partículas (CERN) “alcançou um maior nível na compreensão da antimatéria” ao observar, pela primeira vez, a transição eletrónica Lyman-alfa num átomo de antihidrogénio.

Ainda estamos a descobrir, passo a passo, o que é a antimatéria. No entanto, físicos do Laboratório Europeu de Física de Partículas (CERN) estão um passo mais perto de arrefecer a antimatéria através de lasers, um marco que pode ajudar a desvendar os seus mistérios.

A antimatéria é essencialmente o oposto da matéria “normal”. Embora os protões tenham uma carga positiva, os seus equivalentes de antimatéria – os antiprotões – têm a mesma massa, mas uma carga negativa.

Os eletrões e as suas antipartículas correspondentes, os positrões, têm a mesma massa, sendo que a única diferença está na carga: negativa para eletrões e positiva para positrões.

Quando uma partícula encontra o seu equivalente de antimatéria, as duas partículas aniquilam-se. Teoricamente, o Big Bang deveria ter produzido uma quantidade igual de matéria e antimatéria e, nesse cenário, as partículas deveriam ter-se aniquilado umas às outras. Mas não foi isso que aconteceu: o Universo parece ter mais matéria do que antimatéria.

Os cientistas não sabem porque é que isso acontece e o motivo plo qual a antimatéria é tão difícil de estudar, mas estão perto de descobrir. Para isso, físicos do CERN estão a tentar arrefecer antimatéria.

Com a ajuda do Aparelho Físico Antihidrogénio a Laser (ALPHA), os investigadores combinaram antiprotões com positrões para formar átomos de hidrogénio. Os cientistas prenderam essas partículas no vácuo e, com a ajuda de pulsos de laser, os átomos antihidrogénio passaram pela transição Lyman-alfa.

A Lyman-alpha é uma das transições eletrónicas descobertas no átomo de hidrogénio há mais de um século pelo físico Theodore Lyman e permite aos astrónomos explorar o espaço existente entre duas galáxias e testar os modelos cosmológicos.

No caso dos estudos sobre a antimatéria, a transição Lyman-alfa “poderia permitir realizar medidas de precisão sobre a forma como o antihidrogénio reage à luz e à gravidade“. Takamasa Momose, um dos investigadores, diz que este fenómeno “abre uma nova era na ciência da antimatéria”.

Este passo é muito importante para o arrefecimento do antihidrogénio. Há muito tempo que a comunidade científica utiliza lasers para arrefecer átomos e facilitar o seu estudo. Se conseguissem fazer o mesmo com átomos de antimatéria, seria possível estudá-los mais aprofundadamente.

Caso fosse encontrada “a mais mínima diferença” entre a reação da matéria e a da antimatéria, isso permitiria consolidar os fundamentos do modelo padrão da física de partículas. Além disso, seria possível compreender melhor por que o Universo é formado quase totalmente de matéria.

Jeffrey Hangst, porta-voz do ALPHA, afirmou que estão “muito contentes com este resultado”, dado que a transição Lyma-alpha é “difícil de observar inclusive no hidrogénio”.

O CERN considera que o ALPHA, graças a este e outros resultados anteriores, “abre decididamente o caminho para experimentos de precisão que poderiam revelar certas diferenças de comportamento entre a matéria e a antimatéria”.

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