Tópico: Antimatéria

[HSette]

Cientistas do CERN conseguiram combinar antiprótons com íons de hidrogênio, produzindo a primeira reação química matéria-antimatéria da história.



Fonte da notícia: American Institute of Physics
http://www.aip.org/pnu/2006/split/796-1.html

[Unknown]

Antimatéria poderá ser guardada em equipamento portátil

Estudar a antimatéria é o sonho da maioria dos físicos. Apenas um estudo suficientemente detalhado poderia finalmente apresentar uma comprovação acima de qualquer suspeita de que a antimatéria é realmente o oposto exato da matéria observada pelos nossos sentidos.

Fabricar e armazenar antimatéria

Mas há um problema sério para se resolver antes que essas pesquisas sejam possíveis: é muito difícil "fabricar" antimatéria e mais difícil ainda armazená- la. Assim que a antimatéria entra em contato com a matéria normal ao seu redor as duas se aniquilam em um trilionésimo de segundo.

Até hoje a antimatéria tem sido isolada e manipulada apenas indiretamente. Para isso, os cientistas utilizam gigantescos e caríssimos aparatos eletromagnéticos, capazes de criar campos magnéticos fortes o suficiente para manter a antimatéria isolada de qualquer traço de matéria.

Aprisionando antimatéria com radiofreqüência

Agora, o cientista japonês Masaki Hori está adotando um enfoque diferente: ele está tentando utilizar ondas de rádio, ou radiofreqüência, no lugar das ondas magnéticas. "A vantagem é que a geringonça pode ser muito compacta, talvez do tamanho de uma cesta de lixo de escritório," diz Hori.

Ele já resolveu o problema da fabricação da antimatéria, construindo um tipo especial de átomo que é meio matéria e meio antimatéria, chamado hélio antiprotônico. Anti-prótons são o oposto exato dos prótons, que ficam no interior do núcleo de todos os átomos. Ao invés de uma carga positiva, como nos átomos de matéria normal, os anti-prótons têm carga negativa.

Uso prático da antimatéria

A antimatéria não tem apenas um interesse teórico ou acadêmico. Ela já é utilizada na prática nos equipamentos de tomografia de pósitrons, os chamados PET ("Positron Emission Tomography"). Pósitrons são partículas de antimatéria opostas aos elétrons, possuindo uma carga positiva ao invés de negativa.

Na tomografia PET, os pacientes recebem a injeção de um contraste contendo um isótopo radioativo que decai emitindo pósitrons. Quando eles entram em contato com os elétrons, aniquilando-se mutuamente, o equipamento capta justamente o pulso de luz produzido nessa destruição.

Só na Terra

A proposta do professor Hori é tão interessante que ele foi agraciado pela Fundação de Ciências Européia não apenas com um convite para construir seu equipamento, mas também com todo o financiamento necessário para isso. Por enquanto o equipamento ainda é enorme, mas o pesquisador afirma que o potencial para sua miniaturização também é muito grande.

Segundo o pesquisador, o futuro da antimatéria é extremamente promissor, com uma infinidade de aplicações práticas possíveis. Mas ele duvida de que, entre essas aplicações, se encontre algo como o combustível para abastecer naves espaciais capazes de cruzar a galáxia em períodos de tempo na escala humana.

http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=010130070928

[Diego]

Muitas histórias de ficção científica já emprestaram da física o conceito de antimatéria --a matéria com cargas elétricas invertidas. Em filmes e romances ela costuma ser usada na construção de armas e foguetes poderosos, mas no mundo real ela fascina cientistas por outro motivo: ela quase não existe. Há muitas décadas físicos tentam descobrir o porquê disso, e um experimento no Japão parece dar uma pista agora.

Segundo as teorias mais aceitas da cosmologia, há 13,7 bilhões de anos, a explosão que originou o Universo --o Big Bang-- teria formado quantidades iguais de matéria e antimatéria. Ao longo do tempo, parte de tudo se perdeu, porque quando matéria e antimatéria se encontram ambas se aniquilam.

O problema é que, daquilo que restou, praticamente tudo o que há --de grãos de areia a galáxias, incluindo pessoas-- é feito de matéria ordinária. A teoria não impede que existam "antipessoas" (feitas de antimatéria), mas cientistas nunca viram nenhum "antiobjeto", nem mesmo em outros cantos do cosmo. Outra coisa que se poderia esperar é que toda matéria e antimatéria existente tivessem se aniquilado, mas aí não existiria praticamente nada no Universo, só energia.

A partir daí, físicos começaram a investigar se, por alguma razão desconhecida, a antimatéria "decai" (se transforma em outras partículas mais leves) mais rápido que a matéria. O modelo padrão, a teoria que explica quase tudo na física de partículas, na verdade até possui uma brecha pela qual é possível explicar esse desequilíbrio. O problema é que ele seria pequeno demais para explicar tamanha preponderância da matéria sobre a antimatéria.

Aí é que entra em cena o acelerador de partículas KEK, em Tsukuba, no Japão. Cientistas de um grupo batizado Colaboração Belle construíram no local um detector para investigar o fenômeno do decaimento. Em artigo na edição de hoje da revista "Nature", o grupo relata que observou anomalias no comportamento de partículas criadas no acelerador chamadas mésons B, --compostas de quarks, partículas mais fundamentais da matéria.

Fora do padrão

A Colaboração Belle ainda não conseguiu observar uma diferença direta na taxa em que quarks e antiquarks decaem, mas dependendo do tipo de méson B em que eles se agrupam, o desequilíbrio é grande. Em mésons B eletricamente carregados (positivos ou negativos) o decaimento delas é 7% mais rápido. Nos mésons neutros ele é 10% mais lento.

"Esse grande desvio (...) pode ser indício de novas fontes para a violação da paridade de cargas [o desequilíbrio entre matéria e antimatéria], o que ajudaria a explicar o domínio da matéria", escrevem os cientistas.

Posto em números, pode parecer algo um tanto trivial, mas a graça aí é que essa diferença não estava prevista pelo modelo padrão. Para o físico Michael Peskin, da Universidade de Stanford (EUA), é possível que "esta seja a primeira pista de um mecanismo inteiramente novo para a assimetria partícula-antipartícula". "Os resultados não são conclusivos, mas são perturbadores", afirma.

Um pouco de perturbação, nesse caso, não significa que o modelo padrão -um sistema teórico exaustivamente testado e retestado- esteja "errado", mas talvez ele seja mesmo insuficiente para explicar esse desequilíbrio inesperado.

É possível que os físicos teóricos comecem já a refazer suas contas após essa surpresa experimental. Mas outras surpresas poderão surgir em breve sobre o mistério do sumiço da antimatéria. Até o fim do ano deve ser inaugurado em Genebra (Suíça) o LHC, o acelerador de partículas mais poderoso já construído. Um dos quatro grandes detectores da instalação foi projetado para investigar exatamente esse fenômeno.

http://www1.folha.uol.com.br/folha/ciencia/ult306u384152.shtml

[Unknown]

CERN dá mais um passo no estudo da antimatéria


O experimento ASACUSA conseguiu produzir um número significativo de átomos de antihidrogênio, o equivalente de antimatéria do hidrogênio. [Imagem: Asacusa Group]

Mais um experimento ligado ao CERN, que gerencia o LHC, fez progressos no estudo da antimatéria, desta vez usando uma técnica diferente.

Utilizando uma nova armadilha de partículas, chamada Cusp, o experimento ASACUSA conseguiu produzir um número significativo de átomos de antihidrogênio, o equivalente de antimatéria do hidrogênio.

Pósitrons e antiprótons

A antimatéria - ou a falta dela - continua a ser um dos maiores mistérios da ciência. Matéria e antimatéria devem ser idênticas, exceto por terem cargas opostas.

O problema é que elas se aniquilam tão logo se encontram. Isso pode ser muito bom para quem está tentando construir um laser de raios gama, mas não é nada bom para quem quer estudar a própria antimatéria.

Assim, o maior desafio para estudar a antimatéria é criá-la e mantê-la afastada dos átomos de matéria ordinária por um tempo suficiente para fazer os experimentos.

A armadilha Cusp usa uma combinação de campos magnéticos para colocar antiprótons e pósitrons juntos para formar átomos de antihidrogênio. Depois eles são canalizados ao longo de um tubo de vácuo, onde podem ser estudados enquanto se movem.

Até agora, apenas alguns poucos átomos de antihidrogênio foram produzidos dessa maneira, mas o objetivo final do experimento é produzir uma quantidade suficiente para investigar seu comportamento em detalhes com a ajuda de micro-ondas.

A abordagem do experimento ASACUSA é complementar à do experimento ALPHA, que capturou os primeiros átomos de antimatéria há alguns dias.

"Com esses métodos alternativos de produzir e, eventualmente, estudar o antihidrogênio, a antimatéria não será capaz de esconder suas propriedades de nós por muito mais tempo", disse Yasunori Yamazaki, do instituto japonês RIKEN, que coordena o experimento ASACUSA. "Ainda há um caminho a percorrer, mas estamos muito felizes de ver que a técnica funciona bem."


A armadilha Cusp usa uma combinação de campos magnéticos para colocar antiprótons e pósitrons juntos para formar átomos de antihidrogênio. [Imagem: Asacusa Group]

Antimatéria híbrida

ASACUSA é uma sigla para Atomic Spectroscopy and Collisions Using Slow Antiprotons, ou espectroscopia atômica e colisões usando antiprótons lentos - um nome bem forçado para coincidir com o nome do templo mais antigo de Tóquio, já que o experimento é coordenado por pesquisadores japoneses.

Em vez de comparar diretamente átomos normais com seus correspondentes de antimatéria, como faz o ALPHA e outro experimento da área, o ATRAP, os físicos do ASACUSA criam átomos híbridos, como o hélio antiprotônico.

O hélio tem a segunda estrutura atômica mais simples depois do hidrogênio, sendo formado por dois elétrons em torno de um núcleo. O hélio antiprotônico é formado juntando um desses elétrons com um antipróton.

Esses átomos híbridos são mais fáceis de produzir do que os átomos de anti-hidrogênio, e podem ser conservados por mais tempo.

Para conhecer um híbrido de matéria e antimatéria ainda mais estranho, veja a reportagem Átomos de positrônio unem-se em moléculas de matéria e antimatéria.

http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=cern-antimateria&id=010175101207

[Geotecton]

Para os físicos de plantão.

Um anti-elétron reagiria a um campo eletromagnético da mesma maneira que um elétron?

[SnowRaptor]

Da mesma forma, a menos da carga, já que um antielétron, também conhecido como pósitron, tem carga positiva.

[HeadLikeAHole]

E quanto ao campo gravitacional, já se sabe qual é o comportamento da anti-matéria?

[Enio]

Interessante a criação de um novo tipo de matéria. Mas este positrônio, ainda que forme moléculas, não seria capaz de formas outros elementos somente feitos de elétrons e pósitrons? Ou a interação de elétron e pósitron só seria capaz de formar o positrônio, e nada além disso, no máximo moléculas deste mesmo "elemento"?

Pode ser que exista uma região do nosso universo feita predominantemente de antimatéria. Neste caso seria como que uma espécie de imagem refletida de nosso universo, só que feita de antimatéria. E acho que isso também possa ser possível em universos paralelos. Imagine um dia nos depararmos com um alien feito de antimatéria? Teríamos que sair correndo dele, ou então este e nós seríamos aniquilados!

Na boa, eu penso que os elementos da antimatéria teriam comportamento semelhante aos da matéria. A diferença seria a carga, e talvez uma tabela periódica de antimatéria tenha que estar invertida, sendo o antiflúor o mais eletropositivo e o antifrâncio o mais eletronegativo. Enquanto não se haver um estudo mais aprofundado no antihidrogênio, mantém-se a lógica que este seja semelhante ao hidrogênio em comportamento. Ou será que haveria certa assimetria?

[Wolfischer]

Uma região do universo dominada pela antimatéria seria rapidamente detectada, haveria uma área de interface entre as regiões de matéria e de antimatéria, nesta área a aniquilação mútua das duas formas produziria radiação que já teríamos percebido.

[SnowRaptor]

E quanto ao campo gravitacional, já se sabe qual é o comportamento da anti-matéria?

Também igual. Uma antipartícula tem a mesma massa da respectiva partícula

[Derfel]

E quanto ao campo gravitacional, já se sabe qual é o comportamento da anti-matéria?

Também igual. Uma antipartícula tem a mesma massa da respectiva partícula

Tinha lido em algum lugar que havia uma pequena diferença de massa, que poderia explicar porque o nosso universo é de matéria, que seria o que restou da aniquilação da matéria e antimatéria inicial.

[SnowRaptor]

Se nào me engano, não é a diferença de massa em cada partícula, mas sim uma pequena diferença de concentração de matéria e antimatéria.

Suponha que haja 50% + 1 parte em um bilhão de matéria "normal" e 50% - 1 parte em um bilhão de antimatéria.  Tudo se aniquila e sobra a parte em um bilhão que não tem com o que aniquilar. E aí estamos nós.

Isso é uma hipótese que li por alto este semestre, mas não sei quão bem fundamentada ela é.

EDIT: parte em itálico adicionada.

[EuSouOqueSou]

Um texto do Mori sobre a assimetria: Somos uma pequena assimetria

Sobre a matéria, onde diz "criar antimatéria", o termo correto não seria "produzir"?

[gogorongon]

Utilizando uma nova armadilha de partículas, chamada Cusp

...

Peraí, peraí...

 

[HeadLikeAHole]

E quanto ao campo gravitacional, já se sabe qual é o comportamento da anti-matéria?

Também igual. Uma antipartícula tem a mesma massa da respectiva partícula

Mas quanto as interações, uma partícula e uma anti-partícula (eletricamente neutras) se atraem ou se repelem? E quanto as anti-partículas entre elas?

[SnowRaptor]

Gravitacionalmente, se atraem.

[HeadLikeAHole]

Gravitacionalmente, se atraem.

E como foi feito para se observar isso, visto as pequenas quantidades de anti-matéria e a natureza fraca da força gravitacional?

[SnowRaptor]

Não tenho certeza se foi testado, mas não há motivo para crer que seja diferente, uma vez que têm massa positiva (não se conhece casos de massa negativa, que teria implicações sérias além da gravidade).

[HeadLikeAHole]

E qual a seriam as diferença entre massa positiva e negativa além das interações gravitacionais?
E supondo que matéria e anti-matéria se repilam, isso poderia explicar a diferença entre as duas no universo? ( devido ao distanciamento ocasionado pela repulsão, estaríamos muito distante do "universo de anti-matéria" para detectá-lo )

[Unknown]

Matéria e antimatéria podem ser criadas do nada


"A questão básica do que é o vácuo, o que não é o nada, vai além da ciência." [Imagem: iStockphoto/Evgeny Kuklev/Umich]

Sob as condições adequadas - que incluem um feixe de laser de ultra-alta intensidade e um acelerador de partículas de dois quilômetros de extensão - pode ser possível criar algo do nada.

É o que garante Igor Sokolov e seus colegas da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos.

O grupo desenvolveu novas equações que descrevem como um feixe de elétrons de alta energia, combinado com um intenso pulso de laser, pode rasgar o vácuo, liberando seus componentes fundamentais de matéria e antimatéria, e desencadear uma cascata de eventos que gera pares adicionais detectáveis de partículas e antipartículas.

Criar matéria do nada

Não é a primeira vez que cientistas afirmam que um super laser pode criar matéria do nada. De um nada que não é exatamente ausência de tudo, mas uma sopa fervilhante de ondas e campos de todos os tipos, onde partículas virtuais surgem e desaparecem o tempo todo.

Em 2008, um artigo publicado na revista Science descreveu como a matéria se origina de flutuações do vácuo quântico.

"Agora nós pudemos calcular como, a partir de um único elétron, podem ser produzidas várias centenas de partículas. Acreditamos que isso acontece na natureza, perto de pulsares e estrelas de nêutrons," afirma Igor Sokolov, um dos autores do estudo.

Foi um grupo de brasileiros que demonstrou recentemente que uma estrela de nêutrons pode acordar o vácuo quântico.

O que é o nada?

Na base de todos estes trabalhos está a idéia de que o vácuo quântico não é exatamente o nada.

"É melhor dizer, acompanhando o físico teórico Paul Dirac, que um vácuo, ou um nada, é a combinação de matéria e antimatéria - partículas e antipartículas. Sua densidade é tremenda, mas não podemos perceber nada delas porque seus efeitos observáveis anulam-se completamente," disse Sokolov.

Em condições normais, matéria e antimatéria destroem-se mutuamente assim que entram em contato uma com a outra, emitindo raios gama, que já se imaginou aproveitar para construir um laser de raios gama.

"Mas sob um forte campo eletromagnético, este aniquilamento, que tipicamente funciona como um ralo de escoamento, pode ser a fonte de novas partículas," explica John Nees, coautor do estudo. "No curso da aniquilação, surgem fótons gama, que podem produzir elétrons e pósitrons adicionais."

Um fóton gama é uma partícula de luz de alta energia. Um pósitron é um anti-elétron, uma partícula gêmea do elétron, com as mesmas propriedades, mas com carga positiva.

Reação em cadeia

Os que os cientistas calculam é que os fótons de raios gama produzirão uma reação em cadeia que poderá gerar partículas de matéria e antimatéria detectáveis.

Em um experimento, preveem eles, um campo de laser forte o suficiente irá gerar mais partículas do que as injetadas por meio de um acelerador de partículas.

No momento, não existe nenhum laboratório que tenha todas as condições necessárias - um super laser e um acelerador de partículas - para testar a teoria.

Mas, para Sokolov, o tema já é fascinante o suficiente do ponto de vista filosófico.

"A questão básica do que é o vácuo, o que não é o nada, vai além da ciência," afirma ele. "Ela está profundamente incorporada não apenas nos fundamentos da física teórica, mas também da nossa percepção filosófica de tudo - da realidade, da vida, e até mesmo da questão religiosa sobre se o mundo poderia ter vindo do nada."

Recentemente, físicos do LHC conseguiram capturar antimatéria pela primeira vez - veja também CERN dá mais um passo no estudo da antimatéria.

Bibliografia:
Pair Creation in QED-Strong Pulsed Laser Fields Interacting with Electron Beams
Igor Sokolov, Natalia Naumova, John Nees, Gérard Mourou
Physical Review Letters
December 2010
Vol.: 105 (19)
DOI: 10.1103/PhysRevLett.105.195005

http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=materia-antimateria-criadas-nada&id=010130101222

[Enio]

Tenham em mente isso... o nada pode ser algo do qual não temos conhecimento.

[SnowRaptor]

Pelo contrário. Conhecemos bem o suficiente o vácuo quântico para poder fazer previsões desse tipo.

[Dr. Manhattan]

Tenham em mente isso... o nada pode ser algo do qual não temos conhecimento.

Enio, posso usar essa sua frase na minha assinatura? Pleeease?

[Pregador]

É interessante, mas ainda não explica como algo surge em decorrência de ABSOLUTAMENTE nada. Nem ondas, nem flutuações quanticas, nem porra nenhuma.

[SnowRaptor]

Não é absolutamente nada, tem mutia energia ali, no campo eletromagnético, por exemplo.

Aí conserva a energia e a carga.