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Armadilha de antimatéria vai testar a simetria da natureza

Armadilha de antimatéria vai testar a simetria da natureza
A armadilha que está sendo utilizada para aprisionar e manipular os antiprótons.[Imagem: Riken]

Pesquisadores japoneses desenvolveram uma armadilha de antimatéria que poderá ser utilizada para resolver um dos maiores mistérios do Universo, a chamada simetria fundamental da natureza.

Matéria e antimatéria

Segundo as teorias atuais, nosso Universo começou com o Big Bang há 13 bilhões de anos, quando emergiram as partículas fundamentais que formam a matéria.

Contudo, segundo uma parte da Teoria Quântica conhecida como simetria CPT (carga, paridade e tempo), o Big Bang deve ter criado quantidades iguais de matéria e antimatéria. Ora, então por que elas não se aniquilaram mutuamente e por que o Universo é formado principalmente por matéria?

Simetria da natureza

"Uma possibilidade é que a simetria CPT tenha sido quebrada de alguma forma," diz o pesquisador Yasunori Yamazaki, do Instituto Riken.

Foi justamente para testar experimentalmente essa possibilidade que Yamazaki e sua equipe desenvolveram a sua armadilha de antimatéria. Com ela eles esperam testar a simetria CPT comparando átomos de hidrogênio com átomos de anti-hidrogênio com uma precisão inédita.

Armadilha de antimatéria

O hidrogênio é formado por um próton, de carga positiva, e um elétron, de carga negativa. Um anti-hidrogênio é formado por seus equivalentes de antimatéria: um antipróton negativo e um antielétron positivo, conhecido como pósitron.

Inicialmente, os pesquisadores usaram sua armadilha de antimatéria para capturar uma nuvem de elétrons, que ficaram confinados por uma série de eletrodos cilíndricos. Um forte campo magnético forçou os elétrons a emitirem radiação síncrotron, que os resfriou. Nesse momento, 50.000 antiprótons de alta energia foram injetados na armadilha e misturados com os elétrons, que acabaram por resfriar também os antiprótons.

Assim que os antiprótons estão resfriados, os elétrons são ejetados da armadilha e um campo elétrico rotativo comprime e mantém a nuvem de antiprótons no interior da armadilha, reduzindo-a a um diâmetro equivalente à metade do seu tamanho original (cerca de 0,25 mm).

Agora os pesquisadores vão trabalhar na sintetização de um número suficiente de átomos de anti-hidrogênio para finalmente testarem a validade da hipótese da simetria CPT.

Para conhecer a etapa anterior do trabalho, quando o projeto da armadilha de antimatéria foi concebido, veja Antimatéria poderá ser guardada em equipamento portátil.

Bibliografia:

Radial compression of an antiproton cloud for production of intense antiproton beams
N. Kuroda, H. A. Torii, M. Shibata, Y. Nagata, D. Barna, M. Hori, D. Horváth, A. Mohri, J. Eades, K. Komaki, Y. Yamazaki1
Physical Review Letters
Vol.: 100, 203402 (2008)
DOI: 10.1103/PhysRevLett.100.203402




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