Explicamos o que é a antimatéria, como foi descoberta, suas propriedades, diferenças com a matéria e onde é encontrada.
O que é antimatéria?
Na física de partículas, a antimatéria é o tipo de matéria composta de antipartículas , em vez de partículas comuns. É um tipo de assunto menos frequente .
A antimatéria é muito semelhante à matéria comum, a única diferença está na carga elétrica das partículas e em alguns números quânticos. Assim, um antielétron, também chamado de pósitron, é a antipartícula do elétron, que possui as mesmas propriedades, exceto a carga, que é positiva. Os antineutrons, por outro lado, são neutros (como nêutrons), mas seus momentos magnéticos são opostos. Finalmente, os antiprótons diferem dos prótons por serem carregados negativamente.
À medida que interagem, a antimatéria e a matéria se aniquilam após alguns momentos, liberando enormes quantidades de energia na forma de fótons de alta energia (raios gama) e outros pares de partículas elementares de partículas antipartículas.
Nos estudos de física , a distinção é feita entre partículas e antipartículas usando uma barra horizontal (mácron) sobre os símbolos correspondentes ao próton (p), elétron (e) e nêutron (n).
Os átomos compostos de antipartículas não existem naturalmente na natureza porque eles seriam aniquilados com a matéria comum. Apenas uma pequena quantidade foi criada com sucesso em experimentos voltados para a formação de anti-átomos.
Veja também: Modelos atômicos
Descoberta de antimatéria
A existência da antimatéria foi teorizada em 1928 pelo físico inglês Paul Dirac (1902-1984) quando ele se propôs a formular uma equação matemática que combinava os princípios da relatividade de Albert Einstein e a física quântica de Niels Bohr.
Este árduo trabalho teórico foi resolvido com sucesso e daí se concluiu que deveria haver uma partícula análoga ao elétron, mas com carga elétrica positiva . Essa primeira antipartícula foi chamada de antielétron e sabe-se hoje que seu encontro com um elétron comum leva à aniquilação mútua e à geração de fótons (raios gama).
Portanto, foi possível pensar na existência de antiprótons e antinêutrons. A Teoria de Dirac foi confirmada em 1932, quando os pósitrons foram descobertos na interação entre os raios cósmicos e a matéria comum.
Desde então, a aniquilação mútua de um elétron e um antielétron foi observada. Seu encontro constitui um sistema conhecido como positrônio, com meia-vida nunca excedendo 10 -10 ou 10 -7 segundos.
Posteriormente, no acelerador de partículas de Berkeley (Califórnia, 1955) foi possível produzir antiprótons e antineutrons por meio de colisões atômicas de alta energia, seguindo a fórmula de Einstein de E = mc 2 (energia igual a massa vezes a velocidade da luz ao quadrado).
Da mesma forma, em 1995, o primeiro anti-átomo foi obtido graças à Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear (CERN). Esses físicos europeus conseguiram criar um átomo de hidrogênio ou anti-hidrogênio antimatéria, composto de um pósitron orbitando um antipróton.
Propriedades da antimatéria
Pesquisas recentes sobre a antimatéria sugerem que ela é tão estável quanto a matéria comum. No entanto, suas propriedades eletromagnéticas são inversas às da matéria .
Não foi fácil estudá-lo em profundidade, dados os enormes custos monetários de sua produção em laboratório (cerca de US $ 62.500 milhões por miligrama criado) e sua curtíssima duração.
O caso de maior sucesso de criação de antimatéria em laboratório durou cerca de 16 minutos . Ainda assim, essas experiências recentes levaram à intuição de que a matéria e a antimatéria podem não ter exatamente as mesmas propriedades.
Onde a antimatéria é encontrada?
Este é um dos mistérios da antimatéria, para o qual existem muitas explicações possíveis. A maioria das teorias sobre a origem do universo aceita que no início havia proporções semelhantes de matéria e antimatéria .
No entanto, no momento, o universo observável parece ser composto apenas de matéria comum . Possíveis explicações para essa mudança apontam para as interações de matéria e antimatéria com matéria escura , ou para uma assimetria inicial entre a quantidade de matéria e antimatéria produzida durante o Big Bang .
O que sabemos é que as produções naturais de antipartículas ocorrem nos anéis Van Allen de nosso planeta . Esses anéis estão localizados a cerca de dois mil quilômetros da superfície e reagem dessa forma quando os raios gama atingem a atmosfera externa.
Essa antimatéria tende a se aglomerar, já que não há matéria comum suficiente naquela região para se aniquilar, e alguns cientistas acham que esse recurso poderia ser usado para “extrair” a antimatéria.
Para que serve a antimatéria?
A antimatéria ainda não tem muitos usos práticos na indústria humana, devido ao seu alto custo e à exigente tecnologia envolvida em sua produção e manuseio. No entanto, algumas aplicações já são uma realidade.
Por exemplo, exames de tomografia por emissão de pósitrons (PET) são realizados, o que sugere que o uso de antiprótons no tratamento do câncer é possível e talvez mais eficaz do que as técnicas atuais de prótons (radioterapias).
No entanto, a principal aplicação da antimatéria é como fonte de energia . De acordo com as equações de Einstein, a aniquilação da matéria e da antimatéria libera tanta energia que um quilo da aniquilação da matéria / antimatéria seria dez bilhões de vezes mais produtivo do que qualquer reação química e dez mil vezes mais do que a fissão nuclear.
Se essas reações puderem ser controladas e aproveitadas, todas as indústrias e até mesmo o transporte mudarão. Por exemplo, dez miligramas de antimatéria podem impulsionar uma espaçonave até Marte .
Continue com: Origem da Matéria
