Novo experimento pode desvendar mistérios da antimatéria e confirmar a Teoria do Big Bang

Um experimento inovador, evolvendo o estudo da interação entre matéria e antimatéria congelada, tem o potencial de transformar nossa compreensão sobre a origem do universo, bem como, abrir as portas para avanços significativos em áreas como o tratamento do câncer e a exploração espacial.

Matéria e antimatéria

Basicamente, matéria é tudo o que podemos ver, tocar ou sentir. É constituída por partículas elementares, como elétrons, prótons e nêutrons, que por sua vez, compõem átomos. Esses átomos, por sua vez, podem se combinar para formar moléculas e substâncias mais complexas.

A existência da antimatéria, por outro lado, só foi teorizada pelo físico Paul Dirac em 1930, ao elaborar uma equação para descrever o comportamento dos elétrons, correlacionando a Mecânica Quântica e a Teoria da Relatividade. Para que sua equação funcionasse, seria necessária a existência de um elemento idêntico ao elétron, denominado positron, mas com carga elétrica positiva ao invés de negativa.

Anos mais tarde, a existência do positron foi confirmada experimentalmente e, com isso, surgiu a ideia de antimatéria. Antimatéria é uma forma de matéria composta por antipartículas, que são partículas que possuem as mesmas massas, mas cargas elétricas opostas às partículas comuns. Logo, assim como o par elétron – positron, também existe o par próton – antipróton e nêutron – antinêutron.

Partículas de matéria e antimatéria não podem coexistir indefinidamente em um mesmo sistema isolado. Quando uma encontra a outra, elas tendem a se aniquilar, convertendo toda a sua massa em energia na forma de radiação gama (fótons de alta energia), de acordo com a famosa equação de Einstein, E=mc². Isso não significa que a matéria e a antimatéria não possam coexistir em uma escala temporal muito, como sistemas controlados em laboratório ou em certos ambientes astrofísicos extremos, como nas proximidades de buracos negros ou supernovas.

Segundo a teoria mais aceita, nos estágios iniciais do Big Bang, deveria haver uma quantidade igual de matéria e anti-matéria. Teoricamente, poderíamos existir em um universo somente de antimatéria. Porém, por algum motivo que ainda não podemos compreender, existe uma assimetria, na qual a matéria predomina sobre a antimatéria. Essa é uma das lacunas que o presente estudo visa desvendar.

Positrônio

O positrônio é um átomo exótico, que se diferencia do átomo de hidrogênio por possuir um positron no lugar do próton, formando um sistema de matéria (elétron) e antimatéria (positron) com tempo de vida de apenas 142 bilionésimos de segundo.

Imagem: Reprodução

O experimento

O positrônio, devido a sua simplicidade, seria a peça-chave para entender a antimatéria, exceto pelo fato do seu curtíssimo tempo de vida. Contudo, um estudo conduzido pelo Dr. Ruggero Caravita, pesquisador da Organização Europeia para Pesquisa Nuclear (CERN), com o uso de lasers, conseguiu congelar a susbstância para temperaturas abaixo dos 100°C negativos, tornando possível sua análise por tempo prolongado.

A pesquisa abre caminho para experimentos que testam se a porção de antimatéria do positrônio obedece à Teoria da Relatividade Geral de Einstein da mesma forma que o elétron.

Além das implicações teóricas, o estudo da antimatéria congelada promete aplicações práticas revolucionárias. Desde o aprimoramento de técnicas de imagem para diagnósticos médicos mais precisos até a possibilidade de impulsionar naves espaciais a velocidades próximas à da luz; as possibilidades são tão vastas quanto o próprio cosmos.

* Com informações e imagens BBC