E pela primeira vez viu-se o espectro de luz de um átomo de antimatéria

Experiências decorreram no Laboratório Europeu de Física de Partículas, em Genebra.

A experiência ALPHA no CERN
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A experiência ALPHA no CERN Maximilien Brice/ALPHA/CERN

Pela primeira vez, conseguiu-se observar o espectro de luz de um átomo de antimatéria – um anti-hidrogénio, anunciou esta segunda-feira o Laboratório Europeu de Física de Partículas (CERN), em Genebra, Suíça, onde decorreram as experiências.

Publicado na revista Nature, este resultado baseia-se em desenvolvimentos tecnológicos que vêm abrir a porta a uma era completamente nova de investigação de alta precisão da antimatéria, sublinha o comunicado do CERN, organização de que Portugal faz parte. “É o resultado de mais de 20 anos de trabalho da comunidade da antimatéria no CERN.”

Primeiro, algumas explicações sobre matéria e antimatéria. Os átomos têm electrões em órbita dos seus núcleos. Quando os seus electrões saltam de uma órbita para outra, absorvem ou emitem radiação num comprimento de onda específico, formando o espectro do átomo. Cada elemento tem o seu próprio espectro, daí que a espectroscopia seja uma ferramenta usada em muitas áreas da física, da astronomia e da química, explica-se no próprio comunicado do CERN: “Ajuda a caracterizar átomos e moléculas e os seus estados internos. Por exemplo, na astrofísica a análise do espectro de luz de estrelas distantes permite aos cientistas determinar a sua composição.”

O hidrogénio só tem um único protão e um único electrão. É o átomo mais simples e abundante do Universo. O seu espectro tem sido medido com grande nível de precisão. Em contrapartida, o átomo de anti-hidrogénio é muito mal conhecido. Acontece que o Universo parece ser constituído só por matéria, e não por antimatéria. Por isso, para fazer medições do espectro do anti-hidrogénio é preciso primeiro criar estes átomos em laboratório, tendo de produzir e de juntar os seus constituintes (os antiprotões e os positrões) em átomos. Os primeiros átomos de antimatéria – anti-hidrogénio – foram produzidos em 1995, no CERN. E depois é necessário manter os átomos presos numa armadilha magnética, o que foi agora conseguido usando uma nova técnica que permitiu ter mais átomos de anti-hidrogénio aprisionados numa câmara de vácuo cilíndrica, para que pudessem ser estudados com lasers ou outras fontes de radiação. A colaboração internacional que tem trabalhado no CERN para aprisionar átomos de anti-hidrogénio chama-se ALPHA.

“É um processo árduo, mas que vale bem o esforço, uma vez que qualquer diferença mensurável entre o espectro do hidrogénio e o do anti-hidrogénio quebraria princípios básicos da física e possivelmente ajudaria a compreender o quebra-cabeças do desequilíbrio de matéria-antimatéria no Universo”, refere o comunicado.

Agora, pela primeira vez, observou-se a linha espectral do átomo de anti-hidrogénio, o que permitiu também fazer as primeiras comparações do espectro da matéria e da antimatéria. E os resultados não mostraram diferenças entre ambos. O que é compatível com o Modelo-Padrão da física de partículas – o modelo que descreve as partículas elementares e as forças entre elas –, segundo o qual o espectro do hidrogénio e do anti-hidrogénio têm características idênticas.

“Usar um laser para observar uma transição no anti-hidrogénio e compará-la com o hidrogénio para ver se obedecia às mesmas leis da física sempre foi um objectivo principal da investigação da antimatéria”, frisa Jeffrey Hangst, porta-voz da colaboração ALPHA.