A Colaboração ALPHA, um consórcio internacional de cientistas, com participação de brasileiros, criou e armazenou um total de 309 átomos de anti-hidrogênio.
A equipe ganhou a manchetes no final de 2010, quando conseguiram capturar a antimatéria pela primeira vez.
Naquela ocasião, 38 átomos de anti-hidrogênio foram mantidos isolados durante 172 milésimos de segundo.
Agora, o armazenamento durou até 1.000 segundos – quase 17 minutos – além de demonstrar que o armazenamento da antimatéria por períodos bem maiores é factível.
1.000 segundos é quase uma eternidade quando se trata de estudar fenômenos em escala atômica, o que abre pela primeira vez a possibilidade de que os anti-átomos sejam estudados como o são os átomos da matéria comum.
Estado fundamental de energia
“Talvez o aspecto mais importantes desse resultado é que, depois de apenas um segundo, esses átomos de anti-hidrogênio tinham com certeza decaído para seu estado fundamental de energia (ground state). Estes foram provavelmente os primeiros antiátomos já obtidos nesse estado,” explicou Joel Fajans, do Laboratório Berkeley, nos Estados Unidos, um dos membros da Colaboração ALPHA (Antihydrogen Laser PHysics Apparatus).
Como quase todas as medições de precisão exigem átomos no estado fundamental de energia, a pesquisa abre possibilidades totalmente novas de experimentos com a antimatéria.
Armadilha de antimatéria
A garrafa de antimatéria usada pelos cientistas é um campo magnético de oito pólos gerado por ímãs supercondutores.
Infelizmente, não dá para ver diretamente a antimatéria guardada lá dentro.
“Atualmente, a única forma de sabermos se capturamos um anti-átomo é desligar o campo magnético,” explica Fajans. Quando o anti-átomo atinge a parede da garrafa, ele se aniquila.”
Os cientistas então descobrem que ele estava lá dentro detectando uma emissão de raio gama gerada nessa aniquilação de matéria e antimatéria.
No início, a equipe precisava provar que era capaz de capturar o anti-hidrogênio. Para isso, eles desligavam a armadilha magnética depois de cada tentativa de produzir os anti-átomos – eles conseguiam capturar um anti-átomo a cada 10 tentativas.
Depois de conseguirem a prova, puderam dedicar-se ao melhoramento da armadilha, obtendo melhoramentos significativos, permitindo capturar os anti-átomos e mantê-los até seu decaimento para o estado ground – agora eles capturam um anti-hidrogênio em quase todas as tentativas.
Experiências com antimatéria
Os trabalhos prosseguem sem intervalos. A seguir, os cientistas planejam começar os experimentos diretos com a antimatéria, medindo alterações em seu estado atômico induzido por micro-ondas, o que permitirá avaliar a simetria entre matéria e antimatéria.
O passo seguinte será construir uma armadilha de antimatéria que permita experiências com raios laser.
Os lasers são essenciais para exames de espectroscopia e para “resfriar os anti-átomos”, reduzindo sua energia para a realização de outros experimentos.
A equipe ALPHA tem atualmente mais de 40 membros, de 15 universidades ao redor do mundo, incluindo os brasileiros Cláudio Lenz César, da Universidade Federal do Rio de Janeiro, e Daniel de Miranda Silveira, atualmente no Laboratório Riken, no Japão.
Veja outros resultados recentes de pesquisas com a antimatéria:
Bibliografia:
Confinement of antihydrogen for 1000 seconds
G. B. Andresen, M. D. Ashkezari, M. Baquero-Ruiz, W. Bertsche, E. Butler, C. L. Cesar, A. Deller, S. Eriksson, J. Fajans, T. Friesen, M. C. Fujiwara, D. R. Gill, A. Gutierrez, J. S. Hangst, W. N. Hardy, R. S. Hayano, M. E. Hayden, A. J. Humphries, R. Hydomako, S. Jonsell, S. Kemp, L. Kurchaninov, N. Madsen, S. Menary, P. Nolan, K. Olchanski, A. Olin, P. Pusa, C. Ø. Rasmussen, F. Robicheaux, E. Sarid, D. M. Silveira, C. So, J. W. Storey, R. I. Thompson, D. P. van der Werf, J. S. Wurtele, Y. Yamazaki
Nature Physics
05 June 2011
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nphys2025
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