CIENTISTAS DESCOBREM MÉTODO PARA FABRICAR GRANDES QUANTIDADES DE ANTI-MATÉRIA

Há muitas experiências que os físicos gostariam de realizar com antimatéria, desde estudar suas propriedades com medições espectroscópicas até testar como ela interage com gravidade. Mas, para realizar estes experimentos, os cientistas primeiro precisam ter uma boa quantia de antimatéria. Claro, eles não podem encontrá-la na natureza (devido à tendência da antimatéria de aniquilar-se em uma explosão de energia quando entra em contato com a matéria comum), e sua criação no laboratório provou ser muito tecnicamente desafiadora pelas mesmas razões. Agora, em um novo estudo publicado na revista “Physical Review Letters”, Alisher S. Kadyrov e sua equipe da Universidade de Curtin, em Perth, na Austrália, e da Universidade de Swansea, no Reino Unido, teoricamente encontraram um método para aumentar a taxa de produção de anti-hidrogênio em muitas vezes. Eles esperam que sua descoberta vá orientar os programas de anti-hidrogênio a alcançarem uma produção de grandes quantidades deste material por longos períodos de confinamento e em temperaturas frias, como exigido por futuras experiências de pesquisa. “As leis da física preveem que quantidades iguais de matéria e antimatéria foram criadas após o Big Bang”, conta Kadyrov, professor associado da Universidade de Curtin. “Um dos mistérios da ciência é: para onde foi toda a antimatéria? Para desvendar esse mistério, os cientistas do CERN [Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear] pretendem fazer experimentos gravitacionais e espectroscópicos com a antimatéria. O exemplo mais simples é o anti-hidrogênio. No entanto, é desafiador e caro criar e estudar anti-hidrogênio no laboratório”.

Mais fácil de reproduzir

O anti-hidrogênio é uma boa forma de antimatéria para os cientistas estudarem em parte porque é eletricamente neutro: ele consiste de um antipróton (um próton com carga negativa) e um pósitron ou antielétron (um elétron de carga positiva). Como é feito de apenas duas antipartículas, o anti-hidrogênio também é um pouco mais fácil de produzir do que anti-átomos maiores. Em 2002, cientistas produziram anti-hidrogênio no primeiro experimento dedicado à produção de anti-hidrogênio no CERN,. Em 2010, confinaram anti-hidrogênio em armadilhas por até 30 minutos. Eventualmente, no entanto, o anti-hidrogênio se aniquila, por exemplo, por meio de impacto com as paredes do aparelho experimental ou interagindo com gases de fundo. Existem algumas maneiras diferentes para produzir anti-hidrogênio no laboratório, as quais envolvem colidir ou dispersar uma das outras. No novo estudo, os físicos focaram na reação em que um antipróton é dispersado de um positrônio, que é um estado de ligação que consiste de um pósitron e um elétron comum. Num certo sentido, o positrônio pode ser pensado como um átomo de hidrogênio em que o próton foi substituído por um pósitron. Até agora, a reação de espalhamento antipróton-positrônio foi investigada principalmente quando o positrônio está no seu estado fundamental.

Melhores resultados com menos energia

No novo estudo, os cientistas mostraram que, teoricamente, colisões de antiprótons com positrônio em um estado animado em vez do estado fundamental podem aumentar a produção de anti-hidrogênio de forma significativa, em particular nas energias mais baixas. “Nossos cálculos mostram que uma maneira muito eficiente de produzir anti-hidrogênio é reunir antiprótons lentos com positrônio, que foi preparado em um estado animado”, disse Kadyrov. “Acontece que a formação de anti-hidrogênio aumenta em várias ordens de magnitude em estados excitados quando comparado ao estado fundamental devido ao comportamento de baixa energia inesperada revelada em nossos cálculos”. Pela primeira vez, esses resultados teóricos permitem estimativas realistas de taxas de formação de anti-hidrogênio via espalhamento antipróton-positrônio em baixas energias. Como energias mais baixas são mais importantes em experimentos do que energias mais elevadas, os cientistas esperam que este método ofereça uma maneira prática de criar anti-hidrogênio frio, o que poderia, então, ser usado para testar as propriedades fundamentais da anti-matéria. De acordo com Kadyrov, diversos grupos de cientistas colaboradores do CERN estão trabalhando na produção e captura de anti-hidrogênio em quantidades suficientes para experiências com propriedades espectroscópicas e gravitacionais. “Nós acreditamos que o mecanismo eficiente para a formação de anti-hidrogênio que nossa pesquisa revelou pode ser usado ​​para facilitar estudos”. “Atualmente, o positrônio pode ser animado para estados de alta energia, conhecidos como estados Rydberg”, disse Kadyrov. “Em seguida, queremos investigar colisões antiprótons com positrônio em tal estado. Dada a magnitude da melhoria que temos para os estados excitados mais baixos, pode-se esperar que a melhoria correspondente seja enorme. Isso, então, poderia abrir um caminho muito promissor para a produção de feixes de anti-hidrogênio de baixa energia para experimentos de espectroscopia, por exemplo, para medições de divisão hiperfinas em anti-hidrogênio”. fonte: phys.org/news/2015-05-physicists-ways-antihydrogen-production.html

O 1° RAIO DE ANTI-MATÉRIA É CRIADO

Criar raio de anti-matéria soa como algo que só um cientista louco faria, porém, não há nenhuma maluquice no feixe de átomos de anti-hidrogênio que os cientistas geraram pela primeira vez no centro de pesquisa CERN (Organização Européia de Pesquisas Nucleares), na Europa. Os pesquisadores por trás da realização técnica revelaram na revista “Nature Communications”, que o feixe poderia ajudá-los a entender mistérios profundos como por que vemos muito mais matéria do que antimatéria no universo, e Por que existe um universo. Teoricamente, quantidades iguais de matéria e antimatéria deveriam ter sido criadas no Big Bang que deu origem ao cosmos como o conhecemos. Mas, como qualquer fã de “Jornada nas Estrelas” sabe, a matéria e a antimatéria se aniquilam mutuamente em um flash de energia quando interagem. Assim, os físicos suspeitam que deve ter havido alguma diferença sutil que permitiu que a matéria dominasse o universo. Experimentos anteriores de colisão de partículas forneceram um punhado de pistas sobre essa diferença, entretanto, os físicos realmente gostariam de resolver o mistério estudando anti-átomos reais. O problema é que é difícil manter os átomos em existência tempo suficiente para fazer boas medições em escala. Na verdade, as aplicações de antimatéria estão ao nosso redor há um longo tempo. Hospitais rotineiramente fazem uso de antielétrons, ou pósitrons, para tirar fotos internas do nosso corpo com PET (sigla em inglês para tomografia por emissão de pósitrons). E os pesquisadores estão querendo usar feixes de antiprótons para tratar o câncer. Mas foi só nos últimos três anos ou mais que os físicos foram capazes de combinar antiprótons e pósitrons em átomos inteiros de anti-hidrogênio e mantê-los dentro de uma câmara à vácuo magnética especialmente projetada nas instalações do Desacelerador Antipróton do CERN, na fronteira suíço-francesa. Mesmo assim, é difícil analisar esse anti-hidrogênio, porque o campo magnético que encurrala os anti-átomos também interfere com as medições. Em 2012, cientistas da colaboração ALPHA, do CERN, anunciaram que finalmente conseguiram fazer as primeiras medições espectroscópicas de anti-átomos dentro de sua câmara à vácuo. Agora, os cientistas de uma colaboração diferente, conhecida como ASACUSA, dizem que seu aparelho criou um feixe de átomos de anti-hidrogênio que pode ser medido com mais precisão fora da câmara magnética onde foram criados. Pelo menos 80 dos anti-átomos foram detectados, 2,7 metros abaixo da região de produção. O aparelho da ASACUSA faz uso de dispositivos com nomes que aqueceriam o coração de um cientista louco: uma bobina de supercondutores anti-Helmholtz, eletrodos de múltiplos anéis, uma cavidade de micro-ondas e um seletor rotativo de feixe de focagem. O resultado é que os anti-átomos energéticos podem ser guiados para uma região com um campo magnético fraco. “Como os átomos de anti-hidrogênio não têm carga, foi um grande desafio transportá-los de sua câmara”, explicou o líder da equipe ASACUSA, Yasunori Yamazaki, pesquisador do centro japonês RIKEN, em um comunicado à imprensa do CERN. “Nossos resultados são muito promissores para estudos de alta precisão de átomos de anti-hidrogênio, em particular da estrutura hiperfina, uma das duas propriedades espectroscópicas mais conhecidas do hidrogênio. Sua medida no anti-hidrogênio permitirá o teste mais sensível de simetria matéria-antimatéria”. Yamazaki disse que sua equipe vai retomar as experiências nos próximos meses com uma configuração que deve produzir feixes de alta energia para estudo. fontes: home.web.cern.ch/about/updates/2014/01/antimatter-experiment-produces-first-beam-antihydrogen// nbcnews.com/science/scientists-create-anti-atom-beam-use-it-good-not-evil-2D11959528

ANTI-MATÉRIA:NOVO MISTÉRIO INTRIGA CIENTISTAS

mbora surjam cada vez mais dados sobre como a anti-matéria existe e se manifesta no ambiente, ainda não ficou claro para os físicos o seguinte: se a anti-matéria existe na mesma proporção que a matéria propriamente dita, por que a matéria é que predomina no universo?
Cientistas americanos parecem estar mais próximos da resposta.
Os pesquisadores executaram um experimento feito no Fermilab (segundo maior acelerador de partículas do mundo, localizado em Chicago, nos EUA), como parte do projeto “Detector de Colisões do Fermilab” (CDF, na sigla em inglês). Na ocasião, os cientistas verificaram que o decaimento (divisão em porções menores) em partículas de matéria ocorre de maneira diferente da anti-matéria.
De acordo com a teoria mais recente, a matéria predomina no universo sobre a anti-matéria justamente devido a uma diferença no decaimento que vem desde o Big Bang. De acordo com o chamado Modelo Padrão, que descreve as propriedades de todas as partículas subatômicas, foi possível fazer uma estimativa de como o decaimento de cada uma deveria transcorrer.
Para o experimento em questão, foram observadas as partículas D-meson, que podem decair em kaons e pions. Há até pouco tempo, os cientistas consideravam que a diferença no índice deste decaimento, entre matéria e anti-matéria, era praticamente nula (menos de 0,1%), ou seja: a matéria e a anti-matéria deveriam ter se comportado mais ou menos da mesma forma desde o Big Bang.
Nos testes mais recentes, no entanto, os aceleradores de partículas apuraram que esta diferença é maior do que se imaginava (o Fermilab chegou ao valor de 0,62%, e o famoso LHC registrou 0,8%), o que indica um novo conceito.
Aparentemente, as partículas subatômicas da matéria e da anti-matéria tenderam naturalmente, desde os primórdios, a se comportar de maneiras distintas. Isso explicaria a diferença no papel de cada uma na física do universo.
FONTE:BBC