Câmera de celular raqueada filma antimatéria com precisão sem precedentes

Redação do Site Inovação Tecnológica - 28/04/2025

Sensor óptico de antimatéria, formado por 60 fotossensores raqueados de celulares.
[Imagem: Andreas Heddergott/TUM]

Como filmar a antimatéria

Os átomos que compõem a matéria normal caem, puxados pela gravidade. Então, será que os átomos de antimatéria vão cair para cima?

Testes preliminares indicam que não, que a antimatéria responde à gravidade como a matéria.

Mas é necessário ter certeza, por isso várias equipes ligadas ao CERN, que gerencia o LHC (Grande Colisor de Hádrons), se juntaram em uma missão para medir a queda livre do anti-hidrogênio sob a ação pura gravidade da Terra, sem outras interferências. A ideia é que cada grupo use uma técnica diferente, e atinja em todos os casos uma precisão inédita.

Uma dessas técnicas envolve a produção de um feixe horizontal de anti-hidrogênio e a medição de seu deslocamento vertical usando um dispositivo chamado deflectômetro de moiré, que revela pequenos desvios no movimento, e um detector que registra os pontos de aniquilação do anti-hidrogênio. Este projeto chama-se AEgIS, uma sigla para "Experimento de Anti-hidrogênio: Gravidade, Interferometria, Espectroscopia".

Até agora, a única opção era usar placas fotográficas, a tecnologia pré-digital, mas as câmeras comuns não forneciam uma técnica de captura em tempo real. "Nossa solução, demonstrada para antiprótons e diretamente aplicável ao anti-hidrogênio, combina resolução em nível de placa fotográfica, diagnóstico em tempo real, autocalibração e uma boa superfície de coleta de partículas, tudo em um único dispositivo," disse o professor Francesco Guatieri, coordenador da equipe.

E a solução não passou pela construção de novos tipos de câmeras estado da arte: A solução foi encontrada dentro dos telefones celulares.

"Para que o AEgIS funcione, precisamos de um detector com resolução espacial incrivelmente alta, e os sensores de câmeras móveis têm píxeis menores do que 1 micrômetro," explicou Guatieri. "Integramos 60 deles em um único detector fotográfico, o OPHANIM (Imageador Óptico de Fótons e Antimatéria), com o maior número de píxeis atualmente em operação: 3,84 gigapíxeis."

Feixes individuais de antiprótons passam por um degradador e são capturados pelo AEgIS (setas vermelhas). As tensões dos eletrodos na linha de luz são então reconfiguradas para permitir a extração em direção à ramificação de 45°, após o que a armadilha é aberta e os antiprótons são implantados no sensor (setas verdes).
[Imagem: Michael Berghold et al. - 10.1126/sciadv.ads1176]

Como raquear uma câmera de celular

Especificamente, os pesquisadores utilizaram sensores ópticos de imagem que já haviam demonstrado ser capazes de capturar imagens de pósitrons de baixa energia em tempo real com ótima resolução. Mas foi precisar adaptá-los para o novo uso.

"Tivemos que remover as primeiras camadas dos sensores, que são projetados para lidar com a eletrônica avançada integrada dos celulares," contou Guatieri. "Isso exigiu um projeto eletrônico de alto nível e microengenharia."

Os estudantes Michael Berghold e Markus Munster, da Universidade Tecnológica de Munique, na Alemanha, toparam o desafio e puseram a mão na massa. Eles transformam uma câmera de celular em um sensor de aniquilações de antiprótons com uma resolução sem precedentes - 35 vezes melhor do que qualquer tecnologia de detecção anterior.

"Esta é uma tecnologia revolucionária para a observação de pequenas mudanças devido à gravidade em um feixe de anti-hidrogênio viajando horizontalmente, e também pode encontrar aplicações mais amplas em experimentos onde a alta resolução de posição é crucial, ou para desenvolver rastreadores de alta resolução," disse o professor Ruggero Caravita. "Essa resolução extraordinária também nos permite distinguir entre diferentes fragmentos de aniquilação, abrindo caminho para novas pesquisas sobre aniquilação de antipartículas de baixa energia em materiais."

Agora a equipe se prepara para montar a nova câmera no laboratório de antimatéria do CERN e começar a coletar dados.

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