A antimatéria continua a se comportar como a matéria regular, não importa quais experimentos os cientistas fazem com ela. E em face de mais um novo desafio, a antimatéria se recusou a ceder.

Em um novo estudo, físicos tentaram encontrar as diferenças entre a matéria e a antimatéria – que também é um tipo de matéria, mas com a carga oposta e outras diferenças. É como se ela fosse uma gêmea má. E é meio confuso, porque o universo tem muito mais matéria do que antimatéria, sem nenhum motivo claro.

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Físicos não encontraram ainda as diferenças específicas enquanto estudam a versão antimatéria do hidrogênio, chamado de anti-hidrogênio. Apesar disso, eles conseguiram demonstrar uma maneira melhor de estudar esse campo.

Os físicos agrupam a matéria do universo de várias maneiras, mas a que inspirou o maior interesse de gente como a gente, não-físicos, foi a matéria comum versus a antimatéria. Cada partícula tem uma antipartícula com a mesma massa, mas carga oposta (e outras propriedades), como se fosse sua imagem no espelho.

Imediatamente após o Big Bang, deveria haver uma quantidade igual de partículas de matéria e antimatéria. Quando os dois se encontram, se aniquilam em energia, o que poderia fazer com as pessoas pensassem que “o universo não deveria existir”.

Por algum motivo, as partículas que compõem você, eu, a Terra, o Sol e praticamente tudo o que vemos são, em sua maioria, matéria comum. Apenas uma em cada bilhão de partículas no universo é antimatéria, de acordo com o CERN.

“A comunidade envolvida com física antimatéria está tentando encontrar a diferença matéria-antimatéria em diferentes fronteiras”, disse Gunn Khatri, físico do CERN que não estava envolvido no novo estudo, ao Gizmodo: “Cada passo dado nos aproxima de uma pergunta: ‘Por que a antimatéria é muito menos comum que a matéria normal?’”

Os cientistas que tentam entender a antimatéria têm à sua disposição uma ferramenta chamada de Antiproton Decelerator (Desacelerador de Antiprótons, em tradução livre) no CERN. Esta máquina produz e retarda o equivalente da antimatéria do próton. O ALPHA (Aparelho de Física do Laser Anti-Hidrogênio, na sigla em inglês) combina esses antiprótons com pósitrons, o equivalente de antimatéria dos elétrons, para formar um átomo de anti-hidrogênio.

Uma vez que os pesquisadores prendem os átomos de anti-hidrogênio, eles realizam experimentos da mesma forma que estudam um átomo regular. Para cada rodada do experimento, os cientistas do ALPHA dispararam 500 átomos de hidrogênio com pulsos de laser, fazendo com que os elétrons dos átomos saltem para um estado de maior energia. Os elétrons, então, caem, e os átomos de anti-hidrogênio liberam fótons com um comprimento de onda característico. Trata-se da transição Lyman-alpha, usada frequentemente na astronomia para estudar objetos muito distantes.

Os pesquisadores fizeram medições dos fótons que foram liberados, e eles tinham basicamente os mesmos comprimentos de onda que espera-se de um átomo de hidrogênio regular, de acordo com o estudo publicado na Nature.

Neste momento, os pesquisadores descobriram que as propriedades que imaginavam que seriam diferentes entre matéria e antimatéria parecem ser as mesmas.

Mas este experimento tem um segundo uso importante: “Queremos usá-lo para fazer o resfriamento a laser do anti-hidrogênio”, disse Jeffrey Hangst, porta-voz da ALPHA no CERN, na Suíça, ao Gizmodo. “Esta é a primeira demonstração” de que seu novo método de resfriamento a laser é viável em experimentos.

Os físicos usam lasers para prender e resfriar átomos a temperaturas extremamente próximas do zero absoluto. Observar o elétron saltando de um nível de energia e liberando fótons em resposta a um pulso de laser em anti-hidrogênio é um “passo tecnológico decisivo”, de acordo com o artigo.

O experimento demonstra que os cientistas podem em breve também ser capazes de resfriar os átomos de antimatéria usando o laser. Isso permitirá que eles realizem medições mais precisas.

O ALPHA, por exemplo, será atualizado em breve com equipamentos que permitirão que ele derrube átomos de anti-hidrogênio para que os cientistas observem se eles interagem com a gravidade de uma forma diferente do que os átomos de hidrogênio. Este será outro teste importante.

Isso não tem nada a ver com o pessoal que irá transportar antimatéria em um caminhão, mas ainda é uma pesquisa importante. Qualquer diferença entre antimatéria e matéria regular acabará nos ajudando a determinar por que toda a matéria do universo não foi aniquilada após o Big Bang. Pessoas como o Hangst não sabem o que encontrarão em seus experimentos, mas cada resultado os leva a continuar pesquisando.

Como disse Hangst: “Estamos apenas atrás da verdade”.

[Nature]

Imagem do topo: O experimento ALPHA no CERN. Crédito: CERN