Cientistas prenderam uma partícula de antimatéria durante meses para estudar seus segredos
A antimatéria não é conhecido por ser fácil de encontrar. É por isso que essas partículas permanecem tão enigmáticas. Mas recentemente, uma equipe de físicos da Universidade Northwestern conseguiu capturar uma única partícula de antimatéria durante meses. Resfriando-o a temperaturas próximas do zero absoluto, eles poderiam controlar seus estados quânticos com grande precisão, mesmo sem tocá-lo. A experiência, publicada em Cartas de revisão física, representa um avanço em nossa compreensão de um dos grandes mistérios da física.
Em teoria, a antimatéria deveria estar em toda parte. A matemática prevê que cada partícula de matéria tem uma antipartícula equivalente, facto que os cientistas verificaram experimentalmente. O universo deveria, portanto, conter quantidades semelhantes de ambos, mas quase tudo que observamos é composto de matéria comum, e ainda não sabemos por quê.
É possível produzir partículas de antimatéria em laboratórios, mas estudá-las ainda é incrivelmente difícil. Quando uma antipartícula entra em contato com a matéria comum, as duas se aniquilam e liberam energia. Para evitar a explosão das instalações de pesquisa, os cientistas usam câmaras de vácuo e campos eletromagnéticos que suspendem as antipartículas isoladamente. Mas isso resolve apenas parcialmente o problema. Estudar essas partículas, especialmente experimentar seu comportamento em escala quântica, continua sendo um desafio.
Para este experimento, os pesquisadores da Northwestern capturaram um pósitron, a contraparte de antimatéria dos elétrons. A equipe, liderada por Gerald Gabrielse, desenvolveu um dispositivo conhecido como ciclotron quântico de pósitron único, que usava campos elétricos e magnéticos para manter o pósitron no vácuo a uma temperatura próxima do zero absoluto. Isto significa que a partícula de antimatéria estava no seu estado de energia mais baixo, permitindo aos investigadores induzir mudanças controladas no seu comportamento quântico. Ao contrário de outros métodos em física de partículas, esta abordagem não destruiu a partícula. Os investigadores conseguiram, portanto, manter a única antipartícula presa durante meses, permitindo-lhes repetir as medições.
Então, o que a domesticação das partículas de antimatéria pode realmente nos ensinar? Os cientistas sabem que a matéria e a antimatéria têm propriedades muito semelhantes. Por exemplo, um elétron e um pósitron têm exatamente a mesma massa, embora suas cargas elétricas sejam opostas. No entanto, ainda permanecem questões sobre quão semelhantes são exactamente estas duas formas de matéria e se existem pequenas diferenças que passaram despercebidas nas experiências realizadas até à data.
Para tanto, os pesquisadores querem comparar as propriedades magnéticas de ambas as partículas. Os físicos já fizeram medições muito precisas com elétrons, mas alcançar o mesmo nível de precisão com pósitrons tem se mostrado mais difícil. De acordo com a American Physical Society, o novo dispositivo poderia permitir medições de partículas de antimatéria cerca de 30 vezes mais precisas do que os cientistas eram capazes antes.
Até agora, a experiência não revelou quaisquer diferenças inesperadas entre as duas partículas. O que os pesquisadores conseguiram foi uma melhoria na capacidade de detectar essas diferenças nas partículas de antimatéria. Se medições futuras descobrirem que um pósitron responde aos campos magnéticos de maneira diferente de um elétron, os cientistas terão que revisar algumas das leis que usam para explicar o comportamento da matéria e da antimatéria.
Esta história apareceu originalmente em WIRED em espanhol e foi traduzido do espanhol.
