Físicos criam antimatéria pesada e se aproximam da antimatéria sólida

Com informações da New Scientist e RHIC - 24/03/2011

Este é o detector do RHIC, onde as partículas de anti-hélio-4 foram observadas pela primeira vez.
[Imagem: Star Colaboration]

Anti-hélio

Um grupo internacional de cientistas, com participação de brasileiros, criou uma nova forma de antimatéria que é a maior e mais complexa anti-coisa já vista.

Até então, a antimatéria mais complexa e mais pesada já criada era um híbrido de hélio e hidrogênio, um anti-hélio-3, com dois antiprótons e um antinêutron.

Agora foram criados núcleos de anti-hélio verdadeiro, contendo dois antiprótons e dois antinêutrons, ou anti-hélio-4.

O anti-hélio foi detectado no Colisor Relativístico de Íons Pesados (RHIC: Relativistic Heavy Ion Collider), que fica localizado em Upton, no estado de Nova Iorque. O colisor é operado pela Colaboração STAR, que reúne 584 cientistas de 54 instituições de 12 países diferentes.

Criação da antimatéria

No ano passado, a equipe STAR anunciou a descoberta do anti-hipertríton, formado por um antipróton, um antinêutron e uma partícula instável chamada anti-lambda. O anti-hipertriton era então antipartícula mais pesada que se conhecia.

Mas os 18 núcleos de anti-hélio-4 observados agora bateram os recordes anteriores.

Anti-partículas têm carga elétrica oposta à das partículas de matéria ordinária - os antinêutrons, que são eletricamente neutros, são compostos de antiquarks que têm carga oposta à dos quarks normais.

As partículas de antimatéria aniquilam-se no contato com a matéria comum, emitindo um flash de raios gama, o que as torna notoriamente difíceis de encontrar e observar.

Mas isto vem mudando rapidamente. No ano passado cientistas conseguiram capturar a antimatéria pela primeira vez e, há poucas semanas, anunciaram o desenvolvimento de uma garrafa capaz de guardar antimatéria.

No RHIC, os cientistas colidem núcleos atômicos pesados, como chumbo e ouro, para formar bolas de fogo microscópicas, onde a energia é tão densa que podem ser criadas muitas novas partículas.

A anti-tabela periódica é também conhecida como Quadro 3-D dos Nuclídeos.
[Imagem: RHIC]

Anti-Tabela Periódica

"Eles nos levaram para o próximo elemento da anti-tabela periódica," comentou Frank Close, da Universidade de Oxford, no Reino Unido.

A Tabela Periódica normal organiza os elementos de acordo com seu número atômico (Z), que determina as propriedades químicas de cada elemento. Os físicos também trabalham com o eixo N, que dá o número de nêutrons no núcleo de cada átomo.

O terceiro eixo representa a estranheza (S), que é zero para toda a matéria que ocorre naturalmente, mas pode ser não-zero no núcleo de estrelas colapsadas.

Os antinúcleos ficam na porção Z e N negativos, e o novo antinúcleo descoberto agora (mostrado em magenta na ilustração) estende a anti-tabela periódica para a região da antimatéria estranha.

Antimatéria sólida

O próximo anti-elemento dessa nascente anti-tabela periódica, o antilítio, poderia, em teoria, formar antimatéria sólida a temperatura ambiente - mas isso será algo muito mais difícil de fazer.

A equipe STAR calcula que o antilítio irá nascer de colisões com menos de um milionésimo da frequência de formação do anti-hélio-4 agora observado.

Na prática, isso o coloca fora do alcance dos colisores de hoje, incluindo o LHC.

Esconderijo da antimatéria

O cientista acrescenta que a obtenção do anti-hélio "não nos leva mais perto de responder a grande pergunta de por que é que o universo em geral não está repleto de antimatéria."

De fato, as teorias atuais afirmam que matéria e antimatéria foram criadas em quantidades iguais nos primeiros instantes do universo, mas, por razões desconhecidas, a matéria prevaleceu.

Um observatório espacial, chamado Espectrômetro Magnético Alfa, que será levado para a Estação Espacial Internacional em Abril pelo ônibus espacial Endeavour, vai tentar amainar esse problema.

Já se sabe que os antiprótons ocorrem naturalmente em pequenas quantidades entre as partículas de alta energia, os chamados raios cósmicos, que atingem a Terra.

O AMS irá procurar por antipartículas mais pesadas. Mas se o anti-hélio é produzido apenas raramente em colisões, como mostrado agora pelo RHIC, então o AMS não deverá detectar anti-hélios.

Se ele encontrar altos níveis de anti-hélio, isto poderia reforçar a teoria de que a antimatéria não foi destruída no início do universo, mas simplesmente separada em uma parte diferente do espaço, onde não entra em contato com a matéria.

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