Física – Antematéria – Parte 3

Como armazenar antimatéria?

Vamos responder primeiramente a segunda pergunta. Em um mundo composto de matéria, armazenar antimatéria não é nada fácil. Não dá para por em um pote de maionese e guardar no armário. O menor contato com matéria, inclusive o ar, faz com que ela se aniquile. Para armazenar antimatéria é preciso criar um aparato que a contenha sem que ela entre em contato com matéria. Estes equipamentos existem e utilizam campos elétricos e magnéticos para confinar antimatéria (podem ser utilizados para matéria também) em um ambiente de elevado vácuo. Alguns exemplos são as armadilhas de Penning, que só funcionam se as partículas de antimatéria forem carregadas, ou armadilhas magnéticas, que poderiam ser utilizadas para outros tipos de partículas. Tecnologicamente não conseguimos ainda armazenar uma quantidade macroscópica de antimatéria. A armadilha de Penning mostrada na Figura 3 é capaz de armazenar apenas 10¹⁰ antiprótons, ou seja, aproximadamente 10^-14 g (0,00000000000001 g). Hoje em dia consegue-se fazer armadilhas capazes de armazenar 10^12-13 antipartículas. Mesmo assim, a quantidade é muito pequena para fins práticos.

Figura 3 - Armadilha de Penning para antiprótons desenvolvida pela Penn State University

Comparando ao filme Anjos e Demônios, dá para perceber que o tipo de instrumento utilizado para armazenar antimatéria não é nada portátil e muito menos é capaz de armazenar quantidades macroscópicas de antimatéria. E o problema é realmente complexo. Na medida em que aumentamos a quantidade de antimatéria armazenada, como as antipartículas possuem todas a mesma carga, a repulsão elétrica aumenta, sendo necessário campos elétricos e magnéticos cada vez mais intensos para mantê-las confinadas. Isso faz com que o tamanho desses equipamentos seja maior quanto maior a quantidade de antipartículas armazenadas. Sem dúvida, não dá para por no carro e sair andando por ai...

Como produzir antimatéria?

Se armazenar antimatéria não é nada fácil, produzi-la em larga escala é mais difícil ainda. Na natureza, antipartículas são produzidas normalmente e continuamente. Uma forma comum de produção de antipartículas é o decaimento β em Física Nuclear. No decaimento β um núcleo pode, espontaneamente, transmutar em outro, emitindo elétrons ou pósitrons. Um exemplo de decaimento β com emissão de pósitron é:

²²₁₁Na → ²²₁₀Ne + e⁺ +ν_e

Há outros processos naturais que produzem antipartículas, tais como quando um raio cósmico penetra na atmosfera, produzindo um chuveiro de partículas e antipartículas.

Artificialmente, o ser humano é capaz de produzir antipartículas e até mesmo antimatéria. Isso é feito principalmente em aceleradores de partículas. Nestes aceleradores, em geral, núcleos atômicos são acelerados com energia bastante elevada, com velocidades próximas à da luz. Quando colidem, um número muito grande de partículas e antipartículas são produzidas. Exemplos de aceleradores capazes de produzir antipartículas são o RHIC (Figuras 4 e 5), no Laboratório Nacional de Brookhaven, o LHC (Figura 6), no Cern, dentre outros.

  Figura 4 - Foto do acelerador RHIC (cortesia de BNL).

Figura 5 - Sala de controle do acelerador RHIC (cortesia de BNL).

Figura 6 - Foto do acelerador LHC sendo contruído (cortesia do Cern).

Continua…