Nanotecnologia

Antimatéria fria vai responder enigmas do Universo

Antimatéria perto do zero absoluto vai responder enigmas do Universo
Esta confusão de equipamentos é o Experimento Alpha, que estuda a antimatéria junto ao LHC.[Imagem: Maximilien Brice/Julien Ordan/CERN]

Resfriando a antimatéria

Pela primeira vez, físicos do CERN, a entidade que coordena o LHC, observaram uma transição de energia atômica no anti-hidrogênio, um passo importante em direção ao resfriamento e manipulação da forma mais básica de antimatéria.

"A transição Lyman-alfa é a transição mais básica e mais importante nos átomos de hidrogênio comuns, e capturar o mesmo fenômeno no anti-hidrogênio abre uma nova era na ciência da antimatéria," disse Takamasa Momose, da Universidade da Colúmbia Britânica, no Canadá, que liderou o desenvolvimento do sistema de laser usado para manipular o anti-hidrogênio.

"Essa abordagem é uma porta de entrada para o resfriamento do anti-hidrogênio, que melhorará muito a precisão de nossas medições e nos permitirá testar como a antimatéria e a gravidade interagem, o que ainda é um mistério," acrescentou Momose.

O resfriamento é a técnica padrão para estudar a matéria porque, próximo ao zero absoluto, cessa a maior parte dos movimentos atômicos. A expectativa é que essa mesma técnica permita estudar os anti-átomos.

Antimatéria perto do zero absoluto vai responder enigmas do Universo
O próximo passo será resfriar a antimatéria até próximo do zero absoluto, usando as mais recentes técnicas de resfriamento a laser. [Imagem: Vanderbilt University]

Estudos sobre a antimatéria

Um átomo de anti-hidrogênio - constituído por um antipróton e um pósitron (anti-elétron) - é a contraparte da antimatéria de um átomo de hidrogênio, constituído de um único próton com um elétron em órbita.

A transição Lyman-alfa, vista pela primeira vez no hidrogênio há mais de 100 anos, é medida como uma série de emissões ultravioleta quando o elétron de um átomo de hidrogênio é forçado a mudar de um orbital baixo para um orbital alto.

Usando pulsos de laser com duração de nanossegundos, a colaboração internacional ALPHA conseguiu induzir a mesma transição em centenas de átomos de anti-hidrogênio magneticamente presos no vácuo.

"Nas últimas décadas, os cientistas conseguiram revolucionar a física atômica usando manipulação óptica e resfriamento a laser, e com este resultado podemos começar a aplicar as mesmas ferramentas para investigar os mistérios da antimatéria," disse Makoto Fujiwara, porta-voz da colaboração ALPHA, que estuda a antimatéria.

Essas investigações poderão resolver um dos grandes mistérios do Universo: Por que a antimatéria, que deveria existir em quantidades iguais à matéria na época do Big Bang, praticamente desapareceu.

Quanto à interação da antimatéria com a gravidade, as principais questões são: A antimatéria cai para cima ou para baixo? e será que a antimatéria pesa mais ou menos do que a matéria?.

Bibliografia:

Observation of the 1S-2P Lyman-α transition in antihydrogen
M. Ahmadi et al.
Nature
DOI: 10.1038/s41586-018-0435-1




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