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Metro cúbico mais frio do Universo tentará desvendar antimatéria

Metro cúbico mais frio do Universo vai desvendar antimatéria
Nada no Universo conhecido, natural ou feito pelo homem, é tão frio quanto o interior da câmara do experimento Cuore.[Imagem: Cuore/Laboratório Nacional Gran Sasso]

Frio universal

Enquanto a NASA se prepara para criar a matéria mais fria do universo dentro da Estação Espacial Internacional, em um laboratório subterrâneo na Itália, uma equipe internacional de cientistas já criou o metro cúbico mais frio de que se tem notícia.

A câmara, aproximadamente do tamanho de uma geladeira, atingiu 6 milliKelvin, ou -273,144º C.

O teste é uma preparação para um estudo inédito sobre os neutrinos, partículas um tanto fantasmagóricas que podem ser a chave para a existência da matéria, esta matéria de que somos feitos.

A colaboração responsável pela refrigeração recorde é chamada CUORE (Cryogenic Underground Observatory for Rare Events, ou Observatório Criogênico para Eventos Raros). A colaboração CUORE é formada por 157 físicos da Itália, China, EUA, Espanha e França, e está trabalhando nas instalações subterrâneas do Laboratório Gran Sasso, na Itália.

"Nós estamos construindo este experimento há quase dez anos," conta Yury Kolomensky, da Universidade da Califórnia em Berkeley. "Esta é uma tremenda façanha de criogenia. Nós superamos a meta dos 10 milliKelvin. Nada tão grande no Universo jamais foi tão frio."

Metro cúbico mais frio do Universo vai desvendar antimatéria
A primeira câmara é uma geladeira comum, enquanto a mais interna é refrigerada com uma mistura de hélio-3 e hélio-4. [Imagem: CUORE collaboration]

A alegação de que nenhum outro objeto de tamanho e temperatura semelhantes - seja natural ou feito pelo homem - existe no Universo foi detalhado em um artigo recente de autoria de Jonathan Ouellet, ainda não aceito para publicação.

Neutrinos, matéria e antimatéria

A fim de atingir temperatura tão baixas, a equipe usou um design de multicâmaras parecidas com bonecas russas: seis câmaras no total, cada uma ficando progressivamente menor e mais fria.

O objetivo final para esse metro cúbico mais frio do Universo é abrigar um novo detector ultrassensível.

O objetivo da colaboração CUORE é observar um processo hipotético muito raro, chamado "decaimento beta duplo sem neutrino". Se esse processo realmente existir e puder ser detectado, ele poderá permitir que os físicos demonstrem pela primeira vez que os neutrinos são suas próprias antipartículas.

Metro cúbico mais frio do Universo vai desvendar antimatéria
Os detectores de cristal, cada um com o tamanho de um cubo de Rubik, são dispostos em torres. [Imagem: Cuore/Laboratório Nacional Gran Sasso]

Isto ofereceria uma possível explicação para a abundância da matéria em relação à antimatéria no nosso Universo. Em outras palavras, por que as galáxias, estrelas, planetas - e pessoas - existem, não tendo sido aniquiladas pela antimatéria desde o início do Universo, quando ambas - matéria e antimatéria - presumidamente teriam sido produzidas em quantidades idênticas.

Para detectar o decaimento beta duplo sem neutrino, a equipe está usando um detector composto por 19 torres independentes de cristais de dióxido de telúrio (TeO2) - cada torre é formada por 52 cristais, cada um pouco menor do que um cubo mágico.

A equipe espera poder detectar sinais do processo radioativo raro dentro destes cristais em forma de cubo, uma vez que o fenômeno produziria um aumento de temperatura ínfimo, que poderá ser captado por sensores altamente sensíveis à temperatura.

Bibliografia:

The Coldest Cubic Meter in the Known Universe
Jonathan Ouellet
arXiv
http://arxiv.org/abs/1410.1560




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