Antimatéria é criada com laser

Com informações da APS - 07/11/2018

A armadilha óptica é formada por 4 lasers, todos apontados para o mesmo ponto. Quando os lasers se sobrepõem, eles formam uma onda 2D, com os campos elétricos mostrados na figura. Os elétrons são extraídos do pequeno objeto no centro, um nanofio 100x mais fino que um fio de cabelo humano e ficam presos na onda. São os fótons de raios gama que eles geram ao perder energia que produzem os pares de elétrons e pósitrons, na forma de um plasma.
[Imagem: Marija Vranic/Instituto Superior Técnico/Universidade de Lisboa]

Criando antimatéria

Em 2016, físicos russos demonstraram teoricamente como criar matéria e antimatéria usando um laser de alta energia.

Marija Vranic e seus colegas da Universidade de Lisboa, em Portugal, fizeram bem mais do que comprovar isso experimentalmente: Eles desenvolveram uma nova técnica promissora para a produção de um plasma de matéria e antimatéria que poderá ser usada em laboratórios de física de universidades e institutos de pesquisa ao redor do mundo, e não apenas em grandes instalações, como o LHC.

Como se faz antimatéria?

Quando os elétrons, partículas subatômicas carregadas negativamente, movem-se para frente e para trás entre orbitais, eles emitem luz. Logo, se eles se moverem muito rápido, emitirão muita luz. Uma ótima maneira de fazê-los se mover para frente e para trás rapidamente é alvejá-los com poderosos pulsos de laser. Os elétrons se tornam quase tão rápidos quanto a luz e geram raios gama.

Raios gama são como os raios X, mas têm comprimentos de onda muito menores e ainda mais energia. Seu feixe é muito afunilado, com a espessura de uma agulha de costura a poucos metros de sua origem.

Quando os raios gama emitidos pelos elétrons se encontram, eles criam pares de matéria-antimatéria - um elétron e um pósitron.

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Radiação emitida por elétrons relativísticos. Alguns elétrons perdem 80% de sua energia em uma única emissão. O feixe de raios gama resultante é estreito como uma agulha.
[Imagem: Marija Vranic/Instituto Superior Técnico/Universidade de Lisboa]

Cascata de antimatéria

Vranic e seus colegas desenvolveram um novo truque para criar esses pares matéria-antimatéria de forma ainda mais eficiente.

"Nós desenvolvemos uma 'armadilha óptica' que evita que os elétrons se movam muito depois de emitirem raios gama. Eles ficam presos onde podem ser atingidos novamente pelos poderosos pulsos de laser. Isso gera mais raios gama, o que cria ainda mais pares de partículas," conta ela.

Esse processo se repete e o número de pares matéria-antimatéria cresce muito rapidamente, no que os físicos chamam de "cascata". O processo continua até que a nuvem de partículas criada seja bastante densa.

Acredita-se que as cascatas ocorram naturalmente não apenas em cantos distantes do Universo, mas também bem acima de nossas cabeças - sim, relâmpagos produzem antimatéria. As estrelas de nêutrons de alta rotação, conhecidas como pulsares, têm campos magnéticos extremamente fortes, um trilhão de vezes mais fortes que os campos magnéticos da Terra, que também podem produzir cascatas de matéria-antimatéria.

Estudar essas cascatas no laboratório pode lançar alguma luz sobre esses plasmas astrofísicos e também ter aplicações médicas e industriais, gerando imagens de alto contraste não invasivas. Antes disso, porém, as fontes usadas devem se tornar mais baratas e mais eficientes.

O método também não é adequado para isolar a antimatéria, que possa ser armazenada e transportada de um lado para o outro.

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