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Matéria e antimatéria têm mesmo peso

Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/08/2015

Matéria e antimatéria têm mesmo peso
Esta é a garrafa de antimatéria, no qual os prótons e antiprótons giram cerca de 30 milhões de vezes por segundo - essa frequência rotacional é usada para determinar a massa das duas partículas.
[Imagem: Georg Schneider/Base-Collaboration]

Antiexplosão

Que nosso mundo existe, é algo que dispensa demonstrações.

Mas, se a teoria central da física estivesse correta - ou completa -, ele não deveria existir.

Isto porque o modelo do Big Bang, o momento da criação do nosso Universo, estabelece que matéria e antimatéria foram criadas na mesma proporção.

Assim, o "bum" do Big Bang deveria ter sido seguido de um "mub" - um bum ao contrário, no qual a matéria e a antimatéria se aniquilariam, e nada mais existiria.

Como o modelo é muito bom e já permitiu muitos avanços do conhecimento, os físicos vêm contorcendo as dobras cerebrais há décadas em busca de uma explicação para essa assimetria entre matéria e antimatéria - afinal, onde teria ido parar a antimatéria se ela realmente tivesse sido criada na Grande Explosão?

O peso da antimatéria

Infelizmente, mais duas tentativas de encontrar respostas - e de desafiar o modelo padrão da física - chegaram a um beco sem saída.

Pesquisadores alemães e japoneses do projeto BASE (Baryon Antibaryon Symmetry Experiment) compararam um próton e um antipróton com a maior precisão já obtida até hoje - e não encontraram diferenças entre eles.

Usando uma "garrafa de antimatéria" de 20 centímetros de comprimento, conhecida como armadilha de Penning, eles compararam um único próton de hidrogênio com um antipróton e descobriram que eles têm uma relação carga/massa idêntica até 11 casas decimais.

A relação carga/massa é uma propriedade importante das partículas porque duas partículas que apresentem o mesmo valor irão se mover na mesma rota no vácuo quando sujeitas ao mesmo campo elétrico ou magnético, indicando o que poderia ter ocorrido após a criação das partículas de matéria e antimatéria.

Ao mesmo tempo, físicos do experimento ALICE, do LHC, mediram o peso dos núcleos de deutério e antideutério, e de hélio-3 e anti-hélio-3, e também não conseguiram registrar nenhuma diferença de massa entre eles.

Embora sem a mesma precisão e elegância do experimento BASE, a medição do LHC poderia eventualmente revelar alguma diferença sutil gerada pela união entre as partículas, já que o deutério tem um nêutron adicional em relação ao hidrogênio, e o hélio-3 tem dois prótons mais um nêutron - mas essa diferença não apareceu, pelo menos até onde a precisão do experimento consegue detectar.

Matéria e antimatéria têm mesmo peso
Esquema de funcionamento da garrafa de antimatéria da equipe BASE.
[Imagem: Stefan Ulmer et al. - 10.1038/nature14861]

Comparar o magnetismo

Se houvessem indicado alguma diferença, os experimentos estariam apontando um "buraco" no modelo padrão da física - que diz que não deve haver diferença entre matéria e antimatéria -, um buraco a partir do qual os pesquisadores poderiam começar a escarafunchar em busca de uma "nova física", que pudesse ter melhor poder explicativo do que as teorias atuais.

Como não encontraram nada comparando o peso da matéria e da antimatéria, os físicos agora pretendem encontrar diferenças comparando os momentos magnéticos das partículas e das antipartículas.

Bibliografia:

Artigo: High-precision comparison of the antiproton-to-proton charge-to-mass ratio
Autores: Stefan Ulmer, Christian Smorra, Andreas Mooser, Kurt Franke, Hiroki Nagahama, Georg Schneider, Takashi Higuchi, Simon Van Gorp, Klaus Blaum, Yasuyuki Matsuda, Wolfgang Quint, Jochen Walz, Yasunori Yamazaki
Revista: Nature
Vol.: 524, 196-199
DOI: 10.1038/nature14861

Artigo: Precision measurement of the mass difference between light nuclei and anti-nuclei
Autores: ALICE Collaboration
Revista: Nature Physics
Vol.: Accepted paper
DOI: 10.1038/nphys3432






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