Antimatéria pode ser transportada pela primeira vez para fora de laboratório
Cientistas do CERN querem transportar antimatéria de um laboratório para outro utilizando caminhões em feito inédito na Ciência.
Cerca de 5% da composição do Universo é chamada de matéria visível ou matéria bariônica. Esse tipo de matéria é composta por partículas que interagem com a luz como prótons e elétrons. Além disso, cada partícula também possui uma componente igual mas com carga oposta que é chamada de antipartícula. A antimatéria também são parte do que conhecemos como matéria visível.
Apesar disso, a antimatéria é extremamente rara no Universo e a maior parte do que observamos é matéria comum. Na teoria, estima-se que matéria e antimatéria deveriam ter sido produzidas em quantidades iguais mas não é isso que observamos. Essa assimetria é uma das questões mais importantes dentro da Astronomia onde físicos ao redor do mundo tentam encontrar uma resposta ao criar antimatéria em laboratório.
O CERN é um dos laboratórios capazes de produzir antimatéria através de colisões de alta energia. Porém, manipular e guardar antimatéria é um processo complicado já que a tendência é da antimatéria se aniquilar com a matéria. Agora, dois grupos do CERN estão com uma ideia ainda mais ambiciosa de conseguir transportar antimatéria entre diferentes laboratórios e, quem sabe, até entre universidades.
Antimatéria
A antimatéria é composta por antipartículas que possuem as mesmas características de suas partículas correspondentes exceto pela carga elétrica. Os pósitrons são as antipartículas correspondente dos elétrons, enquanto os elétrons possuem carga negativa, os pósitrons possuem carga positiva. Os prótons tem carta positiva enquanto os antiprótons tem carga negativa.
Segundo a Cosmologia, o Big Bang deveria ter formado uma quantidade igual de matéria e antimatéria. Quando se observa o Universo é possível perceber uma ausência quase completa de antimatéria. Isso é chamado de assimetria da antimatéria ou assimetria bariônica e físicos tentam encontrar o motivo. Algumas hipóteses sugerem que a antimatéria poderia interagir de forma diferente da matéria.
Produção de antimatéria
Para estudar se as interações da antimatéria são iguais, alguns laboratórios, como o CERN, focam na produção de antimatéria através de colisões. Em aceleradores de partículas, prótons são acelerados a velocidades próximas à da luz para colidirem com alvos fixos ou outras partículas aceleradas. Essas colisões de altíssima energia podem gerar pares de partículas e antipartículas.
Quando as colisões produzem pares de partículas e antipartículas, uma armadilha magnética é usada para conseguir isolar e desacelerar. Essas armadilhas conseguem proteger as antipartículas evitando que elas sejam aniquiladas. Com o avanço desses dispositivos até mesmo anti-hidrogênio já foi criado nesses laboratórios. A ideia é manter essas partículas controladas por mais tempo para que pesquisadores estudem as propriedades.
Aniquilação
O principal desafio da produção de antipartículas é conseguir armazenar elas em tempo suficiente para serem estudas. Por isso, esses sistemas magnéticos impedem que elas interajam com a matéria comum por um tempo. A aniquilação ocorre quando uma partícula e sua antipartícula correspondente entram em contato. A aniquilação converte massa em energia, geralmente, raios gama.
O processo de aniquilação libera quantidade alta de energia e seria possível observar focos de aniquilação caso a antimatéria fosse mais abundante do Universo. Uma das ideias seria utilizar esse processo de aniquilação como uma possível fonte de energia. Porém, um grande obstáculo seria o transporte de antimatéria por tempo suficiente para que tenha uma aplicação direta em algum campo da tecnologia.
Como transportar?
Além dessa aplicação tecnológica, o transporte de antimatéria também é importante para que outros laboratórios e universidades pudessem estudar. Atualmente, apenas alguns laboratórios no mundo são capazes de produzir antimatéria e outros testes seriam possíveis em diferentes locais. Com isso em mente, dois grupos do CERN querem transportar antimatéria usando caminhões dentro da sede do CERN.
Para transportar antimatéria, será utilizado ímãs supercondutores para manter os antiprótons suspensos para não entrarem em contato com recipiente. Um gerador móvel alimentará os ímãs e um sistema de resfriamento manterá os antiprótons a uma temperatura extremamente baixa. Em outubro, um teste preliminar foi realizado transportando matéria comum dentro em um caminhão.
Motivo por trás
Duas equipes estão trabalhando para conseguir fazer o transporte de matéria escura para diferentes lugares. Cada equipe tem um projeto diferente como motivo para realizar o transporte. O projeto BASE-STEP busca levar antiprótons para um local livre de interferências experimentais para que possam ser estudados com maior precisão.
Já o projeto PUMA quer transportar antiprótons para uma instalação onde materiais de curta duração são produzidos. A ideia é usar a antimatéria para investigar as estruturas nucleares desses materiais. As viagens durarão apenas algumas horas e serão limitadas ao CERN. Mas o projeto BASE-STEP tem como objetivo futuro transportar antiprótons a uma distância de aproximadamente 700 quilômetros até a Universidade Heinrich Heine de Düsseldorf.
Referência da notícia:
Gibney 2024 Antimatter to be transported outside a lab for first time — in a van Nature