8 de abr de 2010

Ciência Hoje

A antimatéria e o universo (17/03/2010)
Cerca de oito décadas depois da detecção da primeira antipartícula, os físicos ainda se perguntam: por que o universo observado atualmente tem somente matéria? Por que a antimatéria desapareceu? Este artigo da CH 268 procura responder a essa pergunta.
Por: Ignacio Bediaga


Representação artística de um foguete fictício com sistema de propulsão por antimatéria (arte: Nasa).


Uma diminuta quantidade de antimatéria é roubada do Centro Europeu de Pesquisas Nucleares (CERN). Objetivo: usá-la para destruir o Vaticano. Esse é o mote de Anjos e demônios, do escritor norte-americano Dan Brown, também autor do sucesso Código da Vinci. O livro – transformado recentemente em filme – é apenas uma das repercussões artísticas de uma grande descoberta da física: a existência da antimatéria, tema ainda hoje intensamente debatido na comunidade científica.
No inicio do universo, matéria e antimatéria foram criadas na mesma proporção. Basicamente, para cada partícula havia sua antipartícula correspondente, ou seja, para cada elétron foi criado um pósitron; para cada quark, um antiquark e assim por diante. Esse cenário dominou o universo logo depois da ‘explosão’ primordial, comumente denominada Big Bang.
Quando uma partícula encontra sua antipartícula correspondente (um elétron interage com um pósitron, por exemplo), as duas se aniquilam, transformando-se em energia. Esta, por sua vez, se transforma, de novo, em um par de matéria e antimatéria. Essa ideia, baseada nas atuais teorias das partículas elementares (reunidas no chamado modelo padrão), nos permite criar uma imagem dinâmica daquele cenário inicial: um imenso movimento frenético de criação e aniquilação, envolvendo bilhões de bilhões de pares de partícula e antipartícula. Tudo isso a temperaturas altíssimas, expressa por números com cerca de 30 zeros.
Depois de passar por um período de expansão muito rápida, o universo esfriou com mais intensidade, e o processo de criação de matéria e antimatéria ficou dificultado. A aniquilação passa a dominar completamente o cenário: a energia (luz) criada nesse momento paira até hoje no universo. Denominada radiação cósmica de fundo, ela pode ser entendida como um ‘eco’ daquele cenário inicial.
Décimos de milésimos de segundo depois do Big Bang, parte das partículas, os quarks, passa a se combinar, formando os bárions (compostos por três quarks, como os prótons e os nêutrons) e os mésons (um par quark-antiquark). Formaram-se também os antibárions, como antiprótons e antinêutrons. Léptons e antiléptons (elétron, múon, tau, neutrino e suas respectivas antipartículas) ainda seguem se movimentando livremente.
Nós, humanos, temos nossa origem naquela mínima fração de matéria que sobreviveu no início do universo
Matéria e antimatéria continuam se aniquilando furiosamente. Átomos – e antiátomos – têm ainda dificuldade em se formar, em função do alto estado de agitação de seus componentes básicos (elétrons e quarks; pósitrons e antiquarks).
E aqui nossa história começa a ficar mais interessante. Uma pequena parte da matéria sobrevive a esse processo de aniquilação. É essa porção ínfima que hoje forma todo o universo conhecido, com bilhões de galáxias, cada uma com bilhões de estrelas, com planetas e todo o resto. Portanto, nós, humanos, temos nossa origem naquela mínima fração de matéria que sobreviveu no início do universo.
Após este preâmbulo, surgem duas perguntas:
i) O que é a antimatéria?
ii) O que aconteceu com a antimatéria do universo?
Sabemos a resposta para a primeira. Mas ainda não temos como responder à segunda, embora experimentos que começam agora prometam resultados que talvez nos ajudem a entender essa questão.
Ignacio Bediaga
Coordenação de Física experimental de Altas Energias (Lafex)
Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (RJ)



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