Átomos de antimatéria produzidos e aprisionados no CERN

Press release do CERN, traduzido pelo prof. Bira.

Genebra, 17 de novembro de 2010. O experimento ALPHA do CERN deu um importante passo na direção do desenvolvimento de técnicas para compreender uma das questões abertas do Universo: há diferenças entre matéria e antimatéria? Em um relatório publicado hoje na revista Nature, o grupo mostra que conseguiu com sucesso produzir e aprisionar átomos de anti-hidrogênio. Este desenvolvimento abre caminho para o desenvolvimento de novas formas para fazer medições detalhadas do anti-hidrogênio, que permitirão aos cientistas comparar matéria e antimatéria.

Visão geral do experimento ALPHA. (Fonte: CERN.)

A antimatéria – ou sua ausência – permanece como um dos maiores mistérios da ciência. A matéria e sua análoga são idênticas exceto pelas cargas opostas, e elas se aniquilam quando se encontram. Durante o Big Bang, matéria e antimatéria deveriam ter sido produzidas em quantidades iguais. Entretanto, sabemos que nosso mundo é feito de matéria; a antimatéria parece ter desaparecido. Para descobrir o que aconteceu, os cientistas empregam uma série de métodos para investigar se mesmo uma pequena diferença nas propriedades da matéria e da antimatéria poderiam levar a uma explicação.

Um desse métodos é pegar um dos sistemas mais bem conhecidos em Física, o átomo de hidrogênio, que é feito de um próton e um elétron, e verificar se sua antimatéria análoga, o anti-hidrogênio, consistindo de um antipróton e um pósitron (antielétron), comporta-se da mesma maneira. E o CERN é o único laboratório no mundo com instalações dedicadas ao trabalho com antiprótons de baixa energia onde tal pesquisa pode ser realizada.

Átomos de anti-hidrogênio não aprisionados
aniquilando na superfície interna
da armadilha ALPHA. (Fonte: CERN.)

O programa de estudo do anti-hidrogênio iniciou-se há bastante tempo. Em 1995, os primeiros nove átomos de anti-hidrogênio artificiais foram produzidos no CERN. Depois disso, em 2002, os experimentos ATHENA e ATRAP mostraram que era possível produzir anti-hidrogênio em grande quantidade, abrindo a possibilidade de conduzir estudos detalhados. O novo resultado do ALPHA é o último passo nessa jornada.

Átomos de anti-hidrogênio são produzidos em vácuo no CERN mas, mesmo assim, esse vácuo é cercado por matéria normal. Pelo fato de matéria e antimatéria se aniquilarem quando se encontram, os átomos de anti-hidrogênio têm uma expectativa de vida muito curta. Isso pode ser estendido, entretanto, através do uso de campos magnéticos muito intensos e complexos para aprisioná-los e, assim, prevenir que entrem em contato com a matéria. O experimento ALPHA demonstrou que é possível segurar átomos de anti-hidrogênio dessa maneira por cerca de um décimo de segundo, tempo de sobra para estudá-los. Dos muitos milhares de antiátomos criados pelo experimento, o último relatório do ALPHA relata que 38 foram aprisionados por tempo suficiente para estudá-los.

Jeffrey Hangst, porta-voz do ALPHA. (Fonte: CERN.)

“Por razões que ainda ninguém entende, a natureza eliminou a antimatéria. Então, é muito gratificante, demais até, olhar para o dispositivo ALPHA e saber que ele contém átomos neutros e estáveis de antimatéria”, disse Jeffrey Hangst da Universidade Aarhus, da Dinamarca, porta-voz da colaboração ALPHA. “Isto nos inspira a trabalhar com mais afinco para ver se a antimatéria guarda algum segredo”.

Em outro desenvolvimento recente do programa de antimatéria do CERN, o experimento ASACUSA demonstrou uma nova técnica para a produção de átomos de anti-hidrogênio. Em um relatório que será publicado em breve nas Physical Review Letters, a colaboração relata sucesso na produção de anti-hidrogênio na chamada armadilha Cusp, um precursor essencial para a produção de um feixe. O ASACUSA planeja desenvolver esta técnica até o ponto em que feixes de intensidade suficiente sobreviverão por tempo suficiente para estudá-los.

“Com dois métodos alternativos para a produção e eventual estudo do anti-hidrogênio, a antimatéria não será capaz de esconder-nos suas propriedades por muito mais tempo”, disse Yasunori Yamazaki, do centro de pesquisas RIKEN do Japão, e membro da colaboração ASACUSA. “Ainda há um caminho a percorrer, mas estamos muito contentes de ver quão bem esta técnica funciona”.

“Estes são passos significativos na pesquisa da antimatéria”, afirmou o Diretor Geral do CERN, Rolf Heuer, “e é uma parte importante do vasto programa de pesquisas do CERN”.

Disponível em http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2010/PR22.10E.html. Acessado em 17/11/2010.