Detectado núcleo de antimatéria mais pesado já visto

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/08/2024

Anti-hiper-hidrogênio-4 criado em uma colisão de íons pesados.
[Imagem: IMP]

Antimatéria mais pesada já vista

Observando os choques ocorridos no interior de um acelerador de partículas, físicos detectaram um novo hipernúcleo de antimatéria, o anti-hiper-hidrogênio-4.

Este é o hipernúcleo de antimatéria mais pesado descoberto em experimentos até o momento. Há cerca de uma década, a mesma equipe havia observado o anti-hélio-4, até então a mais pesada partícula de antimatéria conhecida.

A física atual assume que as propriedades da matéria e da antimatéria são simétricas e que quantidades iguais de matéria e antimatéria existiam no nascimento do Universo. No entanto, algum mecanismo físico misterioso causou a aniquilação da maioria da matéria e da antimatéria, já que virtualmente não encontramos antimatéria natural no Universo; mas, por outro processo que também não conhecemos, a teoria diz que cerca de uma em cada dez bilhões de partículas de matéria sobreviveu, formando o mundo de matéria do qual fazemos parte.

"O que causou a diferença nas quantidades de matéria e antimatéria no Universo? Para responder a essa pergunta, uma abordagem importante é criar uma nova antimatéria no laboratório e estudar suas propriedades," justificou o Prof. Hao Qiu, membro da Colaboração STAR, responsável pela descoberta.

Imagem do detector STAR sobreposta com um exemplo de rastros de partículas que ele detecta emergindo de uma colisão ouro-ouro no Colisor Relativístico de Íons Pesados (RHIC).
[Imagem: Joe Rubino/Jen Abramowitz/BNL]

Simetria matéria-antimatéria

No mundo dominado pela matéria de hoje, a antimatéria é extremamente rara porque ela se aniquila facilmente com a matéria que se encontra por todos os lados. Desde que a equação de Dirac indicou a existência de antimatéria em 1928, quase um século atrás, os cientistas descobriram apenas seis tipos de (hiper)núcleos de antimatéria.

Núcleos de antimatéria e hipernúcleos de antimatéria (núcleos contendo hiperons, como Lambda), formados pela combinação de vários antibárions, são ainda mais difíceis de produzir.

O recém-descoberto anti-hiper-hidrogênio-4 foi produzido no Colisor Relativístico de Íons Pesados (RHIC), nos Estados Unidos, que acelera feixes de íons pesados até quase a velocidade da luz e os faz colidirem entre si. Essas colisões simulam em laboratório as condições do Universo primitivo, produzindo bolas de fogo com temperaturas de vários trilhões de graus, que contêm quantidades aproximadamente iguais de matéria e antimatéria.

À medida que a bola de fogo se expande e esfria rapidamente, parte da antimatéria escapa da aniquilação com a matéria e é detectada pelo detector STAR. A equipe captou o sinal de 16 núcleos anti-hiper-hidrogênio-4.

O anti-hiper-hidrogênio-4 é composto de um antipróton, dois antinêutrons e um anti-hiperon Lambda. Devido à presença do hiperon anti-Lambda instável, o anti-hiper-hidrogênio-4 decai após viajar apenas alguns centímetros.

Os pesquisadores também mediram a vida útil do anti-hiper-hidrogênio-4 e não encontraram nenhuma diferença significativa em comparação com a de sua partícula correspondente de matéria, o hiper-hidrogênio-4 dentro dos limites de precisão de medição, reforçando ainda mais a simetria entre as propriedades da matéria e da antimatéria.

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