A melhor ciência - as perguntas que capturam e obrigam qualquer ser humano - está envolta em mistério. Se fosse esse o caso, os dois tipos de partículas teriam se aniquilado, deixando um Universo permeado por energia.
Como atesta nossa existência, isso não aconteceu. De fato, a natureza parece ter uma parte em 10 bilhões de preferência pela matéria sobre a antimatéria. É um dos maiores mistérios da física moderna.
Mas o Large Hadron Collider está trabalhando duro, literalmente levando a matéria ao limite, para resolver esse mistério cativante. Nesta semana, o CERN criou um feixe de átomos de anti-hidrogênio, permitindo que os cientistas fizessem medições precisas dessa antimatéria indescritível pela primeira vez.
As antipartículas são idênticas às partículas da matéria, exceto pelo sinal de sua carga elétrica. Assim, enquanto o hidrogênio consiste em um próton carregado positivamente, orbitado por um elétron carregado negativamente, o anti-hidrogênio consiste em um anti-próton carregado negativamente, orbitado por um anti-elétron carregado positivamente, ou um pósitron
Embora a antimatéria primordial nunca tenha sido observada no Universo, é possível criar anti-hidrogênio em um acelerador de partículas misturando pósitrons e anti-prótons de baixa energia.
Em 2010, a equipe ALPHA capturou e reteve átomos de anti-hidrogênio pela primeira vez. Agora, a equipe criou com sucesso um feixe de partículas anti-hidrogênio. Em um artigo publicado esta semana na Nature Communications, a equipe ALPHA relata a detecção de 80 átomos de anti-hidrogênio a 2,7 metros a jusante de sua produção.
"Esta é a primeira vez que conseguimos estudar o anti-hidrogênio com alguma precisão", disse o porta-voz da ALPHA, Jeffrey Hangst, em um comunicado à imprensa. "Estamos otimistas de que a técnica de captura da ALPHA trará muitos insights no futuro".
Um dos principais desafios é manter o anti-hidrogênio longe da matéria comum, para que os dois não se aniquilem. Para fazer isso, a maioria das experiências usa campos magnéticos para capturar átomos de anti-hidrogênio por tempo suficiente para estudá-los.
No entanto, os fortes campos magnéticos degradam as propriedades espectroscópicas dos átomos de anti-hidrogênio, então a equipe ALPHA teve que desenvolver uma configuração inovadora para transferir átomos de anti-hidrogênio para uma região onde pudessem ser estudados, longe do forte campo magnético.
Para medir a carga de anti-hidrogênio, a equipe da ALPHA estudou as trajetórias dos átomos de anti-hidrogênio liberados da armadilha na presença de um campo elétrico. Se os átomos de anti-hidrogênio tivessem uma carga elétrica, o campo os desviaria, enquanto os átomos neutros não seriam desviados.
O resultado, com base em 386 eventos registrados, fornece um valor da carga elétrica anti-hidrogênio em -1,3 x 10-8. Em outras palavras, sua carga é compatível com zero a oito casas decimais. Embora esse resultado não seja de surpreender, uma vez que os átomos de hidrogênio são eletricamente neutros, é a primeira vez que a carga de um antiatomo é medida com tanta precisão.
No futuro, qualquer diferença detectável entre matéria e antimatéria poderia ajudar a resolver um dos maiores mistérios da física moderna, abrindo uma janela para um novo domínio da ciência.
O artigo foi publicado na Nature Communications.
