Ainda não está claro o que torna a matéria e a antimatéria tão diferentes.

A Organização Europeia para Pesquisa Nuclear (conhecida por sua sigla em francês, CERN) fabrica antimatéria em uma fábrica de antimatéria dedicada. Crédito da imagem: Experimento CERN/ALPHA

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Matéria e antimatéria se comportam da mesma maneira sob a influência da gravidade, descobriu um novo estudo, deixando os cientistas sem saber o que torna as duas diferentes. 

A antimatéria é o material intrigante criado durante o Big Bang junto com a matéria normal. É praticamente o espelho da matéria normal, exatamente o mesmo, só que com a carga elétrica oposta. Para cada próton, deve haver um antipróton, para cada elétron um antielétron, que também é conhecido como pósitron.

Quando a antimatéria encontra a matéria, as duas se aniquilam, criando energia no processo. Pelo menos, é o que mostram os experimentos com aceleradores de partículas de ponta. Em teoria, deveria haver quantidades iguais de antimatéria e matéria no universo, cancelando-se mutuamente, levando à existência de exatamente nada. 

Mas o que realmente temos é um universo feito de matéria com muito pouca antimatéria. Os cientistas estão, portanto, ansiosos para aprender mais sobre a irmã desaparecida da matéria para entender por que a matéria sobreviveu e a antimatéria não, o que acabou levando à nossa existência. A antimatéria também não se encaixa perfeitamente em modelos teóricos que tentam explicar a física que sustenta o universo.

Um experimento recente realizado na Organização Europeia para Pesquisa Nuclear (conhecida por sua sigla em francês, CERN) na Suíça sugeriu que as interações da matéria e antimatéria com a gravidade, a força fundamental que governa muitos processos no universo, não é o que as diferencia. 

Nos experimentos, conduzidos durante um período de 18 meses na fábrica de antimatéria do CERN (sim, esse lugar realmente existe), os cientistas descobriram que matéria e partículas de antimatéria responderam à gravidade da mesma maneira, com uma precisão de 97%.

Como exatamente eles mediram isso? Eles usaram um dispositivo chamado armadilha de Penning, em homenagem ao físico do início do século 20, Frans Penning. Este dispositivo pode armazenar partículas carregadas em um campo magnético, fazendo-as circular com uma frequência que corresponde à força do campo magnético e à razão carga-massa da partícula. 

Os pesquisadores alimentaram o dispositivo com antiprótons e íons de hidrogênio carregados negativamente (como substitutos dos prótons) e mediram como eles circulavam. O experimento forneceu resultados quatro vezes mais precisos do que os obtidos anteriormente, disseram os cientistas em um comunicado.

Como o experimento foi realizado na Terra, as partículas estavam sob a influência da gravidade do planeta. Se as interações das partículas e antipartículas com a gravidade fossem diferentes, as medições teriam produzido resultados diferentes, argumentaram os cientistas.

A "precisão da interação gravitacional obtida neste estudo é comparável ao objetivo de precisão da interação gravitacional entre antimatéria e matéria que outros grupos de pesquisa planejam medir usando átomos de anti-hidrogênio em queda livre", Stefan Ulmer, físico do instituto de pesquisa japonês RIKEN, que supervisionou o experimento no CERN, disse no comunicado. "Se os resultados do nosso estudo forem diferentes dos de outros grupos, isso pode levar ao surgimento de uma física completamente nova."

Parece que ainda temos que esperar para aprender o que torna a matéria e a antimatéria diferentes.

O estudo foi publicado na revista Nature na quarta-feira (5 de janeiro)

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Referência:

PULTAROVA, Tereza. Matter and antimatter respond to gravity in the same way, study finds. Space, 07, jan. 2022. Disponível em: <https://www.space.com/matter-antimatter-same-response-to-gravity>. Acesso em: 12, jan. 2022.