No Big Bang matéria e antimatéria foram criadas na mesma proporção. Nessa
época existiam partículas e existiam também suas antipartículas
correspondentes, ou seja, para cada quark existia um antiquark, para cada elétron,
um pósitron e assim por diante. Essas partículas interagiam e se aniquilavam
liberando energia que depois viria a tornar-se “partículas e antipartículas”
novamente, continuando o ciclo.
Hoje cientistas são capazes de estudar essas interações da “matéria com a
antimatéria” graças à “radiação cósmica de fundo”, que é a energia criada
nesse momento e que está presente em todo o universo até hoje. Essa radiação está
distribuída quase que homogeneamente em todo o universo e para cara partícula
de matéria que existe hoje, existe pelo menos 20 bilhões de fótons que foram criados nos
instantes iniciais do universo e que compõe a radiação cósmica de fundo.
O universo, de acordo com a “teoria da inflação cósmica”, começou a
esfriar, pois experimentava um crescimento, em termos de volume, extraordinário.
Nesse
momento algo interessante aconteceu: uma ínfima porcentagem de matéria
sobrevive às aniquilações e a antimatéria é praticamente eliminada do universo. O que houve com a
antimatéria? A quantidade de matéria e antimatéria eram as mesmas então porque
ambas não foram completamente eliminadas? Ainda não se sabe as respostas para
essas perguntas. A assimetria matéria-antimatéria e é um dos maiores
problemas teóricos da física moderna.
A história da antimatéria: Em 1905, Albert Einstein propôs a “Teoria
da Relatividade Especial”, trabalho em que aparece a famosa equação E=mc². Onde (E) representa a
energia da partícula, (m) sua massa e (c) a velocidade da luz. Porém Einstein
não percebeu que sua equação admite soluções negativas, ou seja, a equação pode
ser escrita como E=±mc². A solução positiva não cria qualquer dificuldade de
interpretação, contudo, a solução negativa sim e os físicos não sabiam o que
fazer com ela.
Em 1930, o físico Paul Dirac propôs a interpretação de que a solução
negativa poderia corresponder a antipartículas. A equação que Dirac criou, hoje chamada
de equação de Dirac, explica o comportamento dos elétrons em termos
quânticos e relativísticos porém essa equação, assim como a de Einstein,
implicava que o elétron (a matéria no caso da equação de Einstein) podia
possuir energia negativa. Após muito relutar, Dirac propôs que a energia negativa que o
elétron implicaria
na existência de uma antipartícula do elétron, chamada “pósitron”.
Essa equação proposta por Dirac foi escrita para descrever os
elétrons mas servia para descrever qualquer partícula com spin ½. Então, de
acordo com a equação, várias outras partículas deveriam apresentar
antipartículas. As antipartículas, resultado da equação de Dirac, foram
comprovadas experimentalmente alguns anos depois.
Em 1933, Anderson observou pela primeira vez o pósitron. Em 1955
foi a vez de o antipróton ser observado por Chamberlain. Nos anos seguintes
mais antipartículas, como o antiquark, seriam observadas, comprovando
definitivamente a veracidade da antimatéria, que depois disso tornou-se uma
área ativa de pesquisa na física.
Um pouco mais sobre a antimatéria: Assim como o nome sugere, a
antimatéria é o oposto da matéria. Antipartículas e partículas possuem a mesma
massa mas suas cargas elétricas e suas propriedades de spin são invertidas. Se tivermos, por
exemplo, um elétron de massa m e carga -e, um pósitron terá massa m e carga e.
Assim como a matéria, a antimatéria também é capaz de formar átomos se suas
antipartículas estiverem emparelhadas.
Os átomos formados por antipartículas são chamados de antiátomos.
Um átomo de hidrogênio formado por antipartículas é chamado de anti-hidrogênio
ou antiátomos de hidrogênio.
Atualmente os cientistas são capazes de produzir antimatéria nos chamados “aceleradores de partículas”, como o famoso LHC. Nessas máquinas de incrível complexidade, feixes de partículas e/ou antipartículas são lançados em anéis circulares ou retilíneos e são colididos com outros feixes. Essas colisões, quando feitas com energia suficiente, recriam as condições do universo no Big Bang. Com isso os cientistas são capazes de produzir antimatéria e mais recentemente, captura-la e armazena-la por alguns minutos.
O armazenamento da antimatéria é feito com uma técnica
chamada “penning trap”, que consiste em criar campos eletromagnéticos para
suspender a antimatéria em uma câmara de vácuo. Isso é necessário porque a interação
da matéria e antimatéria resulta em uma liberação de energia surpreendente, o
que danificaria os equipamentos.
Compilado da Oficina da Net
