Físicos de partículas provam que a antimatéria não “cai”
Os entusiastas da ficção científica há muito esperam que uma substância chamada antimatéria possa experimentar gravidade oposta à da matéria comum. Isso não acontece.
- Os cientistas confirmaram que a antimatéria experimenta uma força gravitacional descendente semelhante à matéria, destruindo noções especulativas de que a antimatéria experimenta a gravidade de uma maneira oposta à da matéria.
- A pesquisa envolveu prender átomos de anti-hidrogênio em um recipiente magnético e observar seu movimento quando os ímãs eram desligados lentamente. Os resultados mostraram que mais átomos desceram do que subiram.
- Ainda assim, a medição não excluiu definitivamente a existência de pequenas diferenças na forma como a gravidade afecta a matéria e a antimatéria.
“O que sobe deve descer” é um aforismo bastante confiável que se aplica a todas as substâncias conhecidas pelo homem. No entanto, e se isso não fosse verdade? E se existisse uma substância que, em vez de cair, caísse? Escritores de ficção científica e entusiastas de OVNIs há muito suspeitam que uma substância chamada antimatéria pode sofrer gravidade de maneira oposta à da matéria comum. Se assim for, talvez a levitação seja possível.
No entanto, um anúncio no diário Natureza por cientistas que trabalham no Laboratório CERN na Europa irá frustrar as esperanças de tais pensadores especulativos: sem dúvida, a antimatéria cai.
O problema com a antimatéria
parece um tópico de ficção científica, mas é um fato científico. Proposto em 1928, foi descoberto pela primeira vez em 1932. A antimatéria é essencialmente o oposto da matéria comum. Por exemplo, a antimatéria equivalente do elétron (chamada de pósitron) tem o mesmo tamanho e massa do elétron, mas com carga elétrica oposta.
Antimatéria e a matéria são substâncias antagônicas. Combine um com o outro e o resultado é a liberação de uma enorme quantidade de energia. Por exemplo, se um grama de matéria e antimatéria se tocasse e se aniquilasse, isso libertaria a mesma quantidade de energia que as explosões atómicas combinadas em Hiroshima e Nagasaki.
Existem equivalentes de antimatéria de todas as partículas de matéria subatômica conhecidas. Existem antiprótons e antinêutrons, por exemplo. Ainda mais fascinante, da mesma forma que um próton e um elétron podem se combinar para formar um átomo de hidrogênio, um próton de antimatéria e um elétron de antimatéria podem se combinar para formar um átomo de anti-hidrogênio. E a existência de tais átomos de antimatéria é a chave para a nova descoberta.
Átomos anti-hidrogênio
Por que usar anti-hidrogênio? Porque é eletricamente neutro. Em contraste, prótons e elétrons de antimatéria individuais carregam uma carga elétrica, o que significa que eles experimentam forças elétricas. Como as forças elétricas são muito mais fortes que a gravidade, as interações entre prótons ou elétrons de antimatéria com quaisquer campos elétricos dispersos diminuiriam quaisquer efeitos gravitacionais.
O Fábrica de Antimatéria CERN cria átomos de anti-hidrogênio e os distribui para alguns grupos experimentais, incluindo o ALFA colaboração, que é quem fez esta medição recente. Para fazer o experimento, os cientistas prenderam aproximadamente 100 átomos de anti-hidrogênio em um recipiente magnético. Então, eles desligaram lentamente os ímãs ao longo de 20 segundos e contaram quantos escaparam para cima e para baixo. Por causa da força da gravidade, mais átomos desceram.
Por esta medição , a colaboração ALPHA descobriu que os átomos de anti-hidrogénio experimentaram uma força gravitacional descendente comparável à experimentada pelos átomos de hidrogénio, cerca de 75% da gravidade normal. A incerteza da medição foi de cerca de 20%, o que significa que é provável que matéria e antimatéria experimentem a mesma força gravitacional. Os investigadores usaram os seus dados para quantificar a possibilidade de que a sua medição ainda fosse consistente com a antimatéria experimentando uma força ascendente igual ao oposto da gravidade e excluíram esta possibilidade ao nível de uma parte num quatrilião. A antimatéria não cai para cima.
Debbie Downer
Este resultado é consistente com as previsões feitas com base na teoria da relatividade geral de Einstein, que é a principal teoria científica da gravidade. A relatividade geral prevê que o que experimenta a gravidade é a massa, e tanto a matéria quanto a antimatéria têm. Assim, esta medição confirma a previsão de Einstein dentro da incerteza experimental.
No entanto, uma incerteza de 20% é insuficiente para fazer testes precisos da relatividade geral. Os cientistas do ALPHA já estão em processo de melhoria dos seus equipamentos, com a expectativa de que medições futuras possam fazer afirmações mais definitivas sobre a equivalência de matéria e antimatéria. Embora seja mais provável que a gravidade afete a matéria e a antimatéria de forma idêntica, a medição atual não exclui que possa haver pequenas diferenças entre as duas.
Este resultado é uma medida impressionante, confirmando a nossa compreensão das leis da natureza, mas sem dúvida irá decepcionar muitos. Um resultado que desafiasse as expectativas teria exigido uma grande reestruturação da nossa compreensão da física. Nas palavras do Dr. Jeffrey Hangst, porta-voz da colaboração ALPHA: “Teria sido muito mais legal se a antimatéria caísse”. Infelizmente, isso não acontece.
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