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Matéria e antimatéria podem ser criadas do nada

Matéria e antimatéria podem ser criadas do nada
"A questão básica do que é o vácuo, o que não é o nada, vai além da ciência." [Imagem: iStockphoto/Evgeny Kuklev/Umich]

Sob as condições adequadas - que incluem um feixe de laser de ultra-alta intensidade e um acelerador de partículas de dois quilômetros de extensão - pode ser possível criar algo do nada.

É o que garante Igor Sokolov e seus colegas da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos.

O grupo desenvolveu novas equações que descrevem como um feixe de elétrons de alta energia, combinado com um intenso pulso de laser, pode rasgar o vácuo, liberando seus componentes fundamentais de matéria e antimatéria, e desencadear uma cascata de eventos que gera pares adicionais detectáveis de partículas e antipartículas.

Criar matéria do nada

Não é a primeira vez que cientistas afirmam que um super laser pode criar matéria do nada. De um nada que não é exatamente ausência de tudo, mas uma sopa fervilhante de ondas e campos de todos os tipos, onde partículas virtuais surgem e desaparecem o tempo todo.

Em 2008, um artigo publicado na revista Science descreveu como a matéria se origina de flutuações do vácuo quântico.

"Agora nós pudemos calcular como, a partir de um único elétron, podem ser produzidas várias centenas de partículas. Acreditamos que isso acontece na natureza, perto de pulsares e estrelas de nêutrons," afirma Igor Sokolov, um dos autores do estudo.

Foi um grupo de brasileiros que demonstrou recentemente que uma estrela de nêutrons pode acordar o vácuo quântico.

O que é o nada?

Na base de todos estes trabalhos está a idéia de que o vácuo quântico não é exatamente o nada.

"É melhor dizer, acompanhando o físico teórico Paul Dirac, que um vácuo, ou um nada, é a combinação de matéria e antimatéria - partículas e antipartículas. Sua densidade é tremenda, mas não podemos perceber nada delas porque seus efeitos observáveis anulam-se completamente," disse Sokolov.

Em condições normais, matéria e antimatéria destroem-se mutuamente assim que entram em contato uma com a outra, emitindo raios gama, que já se imaginou aproveitar para construir um laser de raios gama.

"Mas sob um forte campo eletromagnético, este aniquilamento, que tipicamente funciona como um ralo de escoamento, pode ser a fonte de novas partículas," explica John Nees, coautor do estudo. "No curso da aniquilação, surgem fótons gama, que podem produzir elétrons e pósitrons adicionais."

Um fóton gama é uma partícula de luz de alta energia. Um pósitron é um anti-elétron, uma partícula gêmea do elétron, com as mesmas propriedades, mas com carga positiva.

Reação em cadeia

Os que os cientistas calculam é que os fótons de raios gama produzirão uma reação em cadeia que poderá gerar partículas de matéria e antimatéria detectáveis.

Em um experimento, preveem eles, um campo de laser forte o suficiente irá gerar mais partículas do que as injetadas por meio de um acelerador de partículas.

No momento, não existe nenhum laboratório que tenha todas as condições necessárias - um super laser e um acelerador de partículas - para testar a teoria.

Mas, para Sokolov, o tema já é fascinante o suficiente do ponto de vista filosófico.

"A questão básica do que é o vácuo, o que não é o nada, vai além da ciência," afirma ele. "Ela está profundamente incorporada não apenas nos fundamentos da física teórica, mas também da nossa percepção filosófica de tudo - da realidade, da vida, e até mesmo da questão religiosa sobre se o mundo poderia ter vindo do nada."

Recentemente, físicos do LHC conseguiram capturar antimatéria pela primeira vez - veja também CERN dá mais um passo no estudo da antimatéria.

Bibliografia:

Pair Creation in QED-Strong Pulsed Laser Fields Interacting with Electron Beams
Igor Sokolov, Natalia Naumova, John Nees, Gérard Mourou
Physical Review Letters
December 2010
Vol.: 105 (19)
DOI: 10.1103/PhysRevLett.105.195005




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