Avanços no estudo da antimatéria

Aprisionadas grandes quantidades de átomos de anti-hidrogénio

Cientistas do Laboratório Europeu de Física de Partículas (CERN), em Genebra, na Suíça, conseguiram pela primeira vez aprisionar e controlar grandes quantidades de átomos de anti-hidrogénio a temperaturas muito baixas, além de terem visto pela primeira a estrutura interna de uma partícula de anti-hidrogénio. Isto poderá ajudar a revelar propriedades da antimatéria, que quando entra em contacto com a matéria resulta numa enorme explosão de aniquilação mútua, e explicar por que razão há matéria no Universo. Os resultados desta experiência, anunciada esta semana pelo CERN, vão ser publicados na revista "Physical Review Letters".

A experiência permitiu produzir e, depois, aprisionar e controlar, numa câmara magnética, os átomos de anti-hidrogénio - átomos homólogos ao hidrogénio, mas com carga eléctrica oposta. Tal como o hidrogénio, o seu homólogo de antimatéria também é feito por duas antipartículas: um positrão, ou anti-electrão, que orbita em redor de um núcleo com um antiprotão. A diferença do anti-hidrogénio em relação ao hidrogénio é que o positrão tem uma carga positiva e o anda em redor de um antiprotão com carga negativa.

A existência de anti-electrões foi primeiro postulada pelo físico inglês Paul Dirac, em 1928, e pouco depois foram descobertos e baptizados como positrões. Ao saber que os electrões tinham um duplo, mas com carga oposta, Dirac disse que, para todas as partículas fundamentais que constituem a matéria, existiria uma antipartícula. Nos anos 50, criaram-se em laboratório as primeiras antipartículas.

Os primeiros átomos de anti-hidrogénio foram produzidos em 1996, no CERN, pela equipa do alemão Walter Oelert: os cientistas conseguiram produzir nove átomos de anti-hidrogénio a partir de antipartículas, o que significa que obtiveram uma estrutura organizada de antimatéria. No entanto, durou tão-só quarenta milésimos de milionésimo de segundo, antes de ser aniquilada pela matéria comum.

Há algumas semanas, foi anunciado na revista "Nature" - também por uma equipa de cientistas de vários países a trabalhar no CERN, coordenada por Jeffrey Hangst, da Universidade de Aarhus, na Dinamarca - a produção de grandes quantidades de anti-hidrogénio a temperaturas baixas. Produziram cerca de 50 mil átomos.

"Em 1996, produzimos apenas alguns átomos de anti-hidrogénio a velocidades próximas das da luz, o que é equivalente a uma temperatura 100 mil vezes superior à do centro do Sol. Agora, temos anti-hidrogénio frio em grandes quantidades, apenas alguns graus acima do zero absoluto [273 graus Celsius negativos]", disse, citado num comunicado do CERN, Walter Oelert, membro da equipa que agora obteve este avanço no controlo e estudo da antimatéria.

De facto, a temperatura é uma medida da velocidade - e vive-versa - com que se movimentam as partículas que constituem a matéria (por essa razão não podem existir temperaturas inferiores a 273 graus Celsius negativos, à qual cessa todo o movimento dos átomos).

"Trata-se de um avanço no campo da investigação básica para compreendermos o próprio processo de criação e explanação do Universo", disse à agência Lusa João Varela, do Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas (LIP).

"Sabemos desde a década de 30 que a cada uma das partículas fundamentais da matéria, que constituem tudo aquilo vemos, corresponde uma antipartícula, que não existe sob forma estável no mundo", explicou o investigador, que também desenvolve trabalhos no CERN.

A existência de electrões e anti-electrões, protões e anti-protões, átomos e anti-átomos, partículas e antipartículas, matéria e antimatéria, é uma simetria básica da natureza. "No entanto, a antimatéria aniquila-se com a matéria que está à sua volta, destruindo-se e dando origem a fotões (luz)", continuou, explicando ser essa a razão porque "é impossível ver um Universo onde exista matéria e antimatéria ao mesmo tempo".

Destruição da simetriaDaí a importância dos trabalhos desenvolvidos no CERN, que permitiram criar átomos de anti-hidrogénio para estudar as propriedades da antimatéria. "A partir deste modelo de antipartícula e antimatéria será possível avançar no conhecimento de tudo o que nos rodeia, na medida em que será possível entender porque, algures no processo de criação do Universo, esta simetria básica da natureza foi destruída", indicou ainda João Varela. "Entender por que é que existe matéria, por que é que existem estrelas, planetas, galáxias no nosso Universo e não existe apenas antimatéria - ou seja, luz - é ainda um mistério."

Através desta experiência, os cientistas já conseguiram fazer as primeiras medições físicas do anti-hidrogénio e olhar para a sua estrutura interna. "É um passo significativo, no sentido de obter medições precisas que permitirão estabelecer comparações entre a matéria e a antimatéria", refere o comunicado.

"A longo prazo, o nosso objectivo é olhar de forma muito rigorosa para este anti-átomo e, através da comparação entre o átomo de antimatéria mais simples e o átomo de matéria mais simples, fazer um teste às teorias básicas da física", frisou outro membro da equipa, Jerry Gabrielse, da Universidade de Harvard, nos EUA.

Se se descobrirem diferenças entre o hidrogénio e o anti-hidrogénio, talvez se possa explicar a razão porque a matéria predomina sobre a antimatéria no Universo, quando, em teoria, deveria ter sido criada a mesma quantidade no Big Bang.