Antimatéria e antipartículas não são só coisa de filme de ficção científica. Apesar de durarem muito pouco, serem raras e caras de produzir —sério, estamos falando de trilhões de dólares—, elas têm sido estudadas em detalhes por muitas décadas e fazem os cientistas quebrarem a cabeça. Tanto esforço e dinheiro envolvidos nessas pesquisas têm uma boa explicação: elas podem, no futuro, revolucionar muitas áreas, gerar energia ou ajudar a medicina a detectar câncer.
A primeira antipartícula descoberta foi o antielétron (também chamado de pósitron), em 1932, por Carl Anderson, ao estudar raios cósmicos. Mas sua existência já havia sido prevista em 1928, quando o físico britânico Paul Dirac demonstrou a existência de algo oposto à matéria: a antimatéria. Dirac levou o Nobel de Física em 1933. É notável que alguém tenha concluído que uma partícula nunca antes vista deveria existir, apenas baseando-se em argumentos teóricos.
A antimatéria é uma consequência da união de ideias de duas grandes revoluções da física do início do século 20: a teoria da relatividade e a mecânica quântica.
Matéria x antimatéria
O primeiro passo para entender a antimatéria é saber que tudo é constituído por matéria. E a matéria é formada por átomos, que, por sua vez, são compostos de elétrons (de carga negativa), prótons (positiva) e nêutrons (neutra).
Era nisso o que os cientistas acreditavam até 1928. Depois, Dirac demonstrou a existência de algo oposto à matéria: a antimatéria.
Isso significa que toda partícula tem uma espécie de gêmea correspondente na natureza.
Desde 1955, quando cientistas criaram um antipróton com ajuda de um acelerador de partículas, já foram listadas centenas de partículas, e cada uma delas possui uma antipartícula correspondente.
Um fato curioso é que, como as partículas e antipartículas compartilham as mesmas propriedades (apesar de terem cargas opostas), as leis da física funcionam de forma simétrica quando uma é substituída pela outra. Em outras palavras, se você pudesse trocar todas as partículas que o formam e compõem o mundo ao seu redor por antipartículas, tudo pareceria absolutamente normal.
Por causa dessas mesmas leis, quando uma partícula e sua antipartícula correspondente se encontram, elas se aniquilam, produzindo fótons (luz, embora não necessariamente visível). Esse fenômeno descreve uma das principais aplicações práticas da antimatéria: o exame de PET scan, que ajuda a detectar tumores.
Os “gêmeos” dos elétrons são os anti-elétrons, partículas que se comportam de forma parecida e têm carga oposta. Eles são chamados de pósitrons e, mesmo que a gente não veja, já topamos com algum deles por aí. Quer um exemplo?
Uma banana emite, em média, um pósitron a cada 75 minutos. Rapidamente, ele encontra um elétron, o que leva à aniquilação dos dois. É aí que começa o problema — e não estamos falando isso por que o resultado desse “match” é uma liberação de radiação. Estudar a antimatéria é muito difícil, porque ela dura pouco.
Basta encontrar uma partícula de matéria para que os dois se aniquilem. Não é só isso: na natureza, as antipartículas existem em número muito menor do que as partículas. Ou seja, tem muito mais elétron do que pósitron no espaço.
De acordo com o modelo do Big Bang, que explica o início do Universo, tanto a matéria quanto a antimatéria devem ter sido criadas em quantidades iguais no começo do Universo. Mas o que sabemos é que existe muito mais matéria do que antimatéria, e alguma coisa deve ter ocorrido para causar essa assimetria
Quem achar uma explicação para esse enigma pode nos ajudar a entender melhor o Universo.
Antimatéria feita em laboratório
A saída dos cientistas para driblar a escassez e a curta duração da antimatéria foi tentar produzi-la de forma artificial. Para isso, eles usam grandes aceleradores de partículas, que simulam em laboratório, a criação do Universo — em escala bem menor, é claro. O principal problema é que não se consegue isolar direito a antimatéria
O máximo que pesquisadores conseguiram foi manter partículas de antimatéria “vivas” por 15 minutos, mas em um ambiente de vácuo ideal e controlado. Isso faz com que qualquer estudo seja uma corrida contra o tempo.
Como se não bastasse esse entrave, há outro grande problema: criá-la artificialmente é algo caro e pouquíssimo eficiente. Quer ver?
