Antimatéria não revela segredos sobre por que o Universo existe

Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/02/2020

O experimento foi feito em uma instalação chamada "Desacelerador de Antiprótons".
[Imagem: CERN]

Estávamos certos... infelizmente

Os físicos bem que poderiam estar comemorando mais um sucesso das suas teorias, mas o que se vê é um monte deles se entreolhando meio sem-graça, tentando disfarçar um quê de decepção.

Primeiro o fato: Um experimento mostrou que a antimatéria comporta-se exatamente igual à matéria no tocante à simetria CPT (carga-paridade-tempo), como previsto há mais de 70 anos pela mecânica quântica.

A Colaboração Alpha, no CERN, realizou as mais precisas medições espectroscópicas do anti-hidrogênio, um átomo formado por um antipróton e um pósitron (a antipartícula de um elétron) - bem mais precisas do que as realizadas em 2016, quando já se mostrava que a antimatéria brilha exatamente igual à matéria.

Os resultados indicam que as diferenças entre os níveis de energia no anti-hidrogênio estão em excelente concordância com as medições feitas anteriormente no hidrogênio comum, colocando fortes restrições à possível violação da CPT e, por decorrência, reforçando as teorias da física quântica.

Há algo que não estamos vendo

Ocorre que resultados como este estão sendo encarados cada vez mais como um problema do que como algo para se comemorar: Se essa simetria se mantém, não há como explicar porque o Universo existe, uma vez que o modelo do Big Bang estabelece que a grande explosão criou quantidades iguais de matéria e antimatéria, o que teria fatalmente levada à aniquilação recíproca.

Como o Universo existe, ou o modelo do Big Bang não expressa o que ocorreu, ou deve haver alguma assimetria entre matéria e antimatéria que explique para onde a antimatéria foi. Isso sem contar que é consenso entre os físicos que há necessidade de novas teorias - uma "Nova Física" - porque as atuais não se ajustam umas às outras quando se lida com dimensões cósmicas (Teoria da Relatividade) e dimensões atômicas (Mecânica Quântica).

E as novas medições não nos colocam nem um passo mais próximos de entender as diferenças entre matéria e antimatéria ou o porquê de sua assimetria no Universo.

É claro que novas ideias têm surgido, como a possibilidade de que o Big Bang poderia ter dado origem a um Antiuniverso, para onde a antimatéria teria ido e onde tudo funciona ao contrário, mas cada reforço da teoria atual acaba desencorajando um pouco as novas ideias.

• Matéria e antimatéria têm mesmo peso

Esquema do experimento para medir as propriedades dos átomos de antimatéria.
[Imagem: 10.1038/s41586-020-2006-5]

Desacelerador de antimatéria

Para entender o experimento, é preciso voltar um pouco no tempo.

Em 1947, físicos liderados por Willis Lamb observaram uma mudança incrivelmente pequena nos níveis de energia do átomo de hidrogênio, à medida que o elétron e o próton do átomo interagiam com o vácuo.

Sob as teorias da física da época, o chamado desvio de Lamb não deveria ter ocorrido porque o "nada" do vácuo não deveria influenciar o comportamento atômico do hidrogênio. A descoberta estimulou o desenvolvimento de uma nova teoria, conhecida agora como eletrodinâmica quântica, para explicar a discrepância, o que valeu a Lamb o Prêmio Nobel de Física em 1955.

Agora, a equipe do CERN detectou e mediu o desvio de Lamb no anti-hidrogênio - a contraparte da antimatéria do hidrogênio - e a desvio de Lamb do anti-hidrogênio é idêntico ao de um átomo de hidrogênio comum.

O desvio de Lamb é uma manifestação experimental direta de que o vácuo não é feito de "nada", mas flutua dinamicamente com partículas virtuais que nascem e são destruídas continuamente. No caso do hidrogênio, essas flutuações de vácuo empurram o elétron ligeiramente para longe do próton, e é esse empurrão que os físicos mediram.

O experimento foi feito em uma instalação chamada "Desacelerador de Antiprótons", que fornece os antiprótons, enquanto uma fonte de sódio radioativo fornece os pósitrons. A cada poucos minutos, 90.000 antiprótons e 3 milhões de pósitrons são misturados em um reservatório de partículas eletricamente carregadas.

Essa mistura produz cerca de 20 átomos de anti-hidrogênio, que são então confinados, como antimatéria fria, em uma armadilha de antimatéria feita de ímãs supercondutores. Esses átomos de anti-hidrogênio podem ser armazenados por pelo menos 60 horas, e os ciclos de produção podem ser repetidos para obter centenas desses átomos, viabilizando o processo de medição.

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Bibliografia:

Artigo: Investigation of the fine structure of antihydrogen
Autores: The ALPHA Collaboration
Revista: Nature
Vol.: 578, pages 375-380
DOI: 10.1038/s41586-020-2006-5

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