Como cientistas transportaram antimatéria com sucesso pela primeira vez; vídeo

Em um feito sem precedentes, pesquisadores da CERN (Organização Europeia para a Investigação Nuclear), na Suíça, conseguiram transportar, nessa segunda-feira (23), uma pequena quantidade de antimatéria utilizando um caminhão adaptado para preservar essas partículas extremamente instáveis. O teste representa a primeira demonstração prática de que é possível deslocar antimatéria de um ponto a outro sem que ela se aniquile ao entrar em contato com a matéria comum. Mas o que, afinal, é a antimatéria? Definir o conceito e explicar as origens dela seria papo para um texto inteiro. Mas, em resumo, cientistas chamam de antimatéria um material feito com "antipartículas", cópias quase idênticas das partículas que formam todas as coisas, mas que têm cargas diferentes. Enquanto os elétrons presentes na matéria, têm carga negativa, o pósitron, seu equivalente na antimatéria, tem carga positiva. Como explica a Sociedade Brasileira de Física, todo o resto é espelhado: existem antielétrons, antiprótons e antinêutrons, que formam os antiátomos - que, assim como os átomos no caso da matéria, formam a antimatéria. Tem outra: partı́culas e antipartı́culas se aniquilam mutuamente quando se encontram. A antimatéria é estudada desde a década de 1960, quando cientistas conseguiram criar em laboratório o primeiro antiátomo de hidrogênio. O desafio, agora, é entender se esse tipo de estrutura existe em algum ponto no espaço - o que a ciência ainda não foi capaz de fazer. A motivação por trás do experimento está em uma das maiores questões da física moderna: por que o universo é composto quase inteiramente de matéria, se o Big Bang deveria ter produzido quantidades iguais de matéria e antimatéria? Em teoria, cada partícula possui uma contraparte com carga oposta — sua antipartícula. Quando se encontram, elas se aniquilam. Contudo, o cosmos observável é dominado pela matéria, um desequilíbrio que intriga cientistas há décadas. Carga sensível A operação para transporte de antimatéria foi conduzida com precisão quase cirúrgica. Os 92 antiprótons foram confinados em uma armadilha criogênica portátil (uma versão compacta de um dispositivo conhecido como armadilha de Penning). Essa armadilha é capaz de mantê-los suspensos no vácuo por meio de campos eletromagnéticos e ímãs supercondutores resfriados a temperaturas próximas do zero absoluto. Qualquer falha nesse isolamento poderia resultar na aniquilação instantânea das partículas, liberando energia. O transporte em si foi breve, mas simbólico. Após ser cuidadosamente içada por um guindaste, a uma tonelada do aparato foi levada por caminhão ao redor do campus da CERN, em um trajeto de aproximadamente meia hora. Todo o processo, da preparação ao retorno ao laboratório, levou cerca de três horas e terminou com a confirmação de que os antiprótons permaneceram intactos. Veja imagens da operação no vídeo abaixo: Como cientistas transportaram antimatéria pela primeira vez na história; vídeo Por que transportar antimatéria? Para investigar a antimatéria, o experimento BASE (Baryon Antibaryon Symmetry Experiment) busca medir com extrema precisão propriedades fundamentais dos antiprótons e compará-las com as dos prótons. Diferenças sutis poderiam revelar novas leis físicas ou explicar a sobrevivência da matéria após o Big Bang. Os 92 antiprótons foram confinados em uma armadilha criogênica portátil Equipe de Produção Multimídia, MPT; Arnold, Melanie; Brice, Maximilien No entanto, paradoxalmente, o mesmo ambiente que permite produzir antimatéria limita sua análise. A chamada “fábrica de antimatéria” do CERN — única no mundo capaz de gerar e armazenar antiprótons — está repleta de campos magnéticos e radiações que introduzem interferências minúsculas críticas. Essas flutuações, embora extremamente pequenas, afetam experimentos que operam em níveis de sensibilidade extremos. Por isso, cientistas passaram a considerar uma solução radical: retirar a antimatéria do ambiente onde ela é produzida e levá-la para locais mais “silenciosos” do ponto de vista magnético. “As máquinas e equipamentos da ‘fábrica de antimatéria’ da CERN geram flutuações no campo magnético que limitam o alcance de nossas medições de precisão”, explica Stefan Ulmer, um dos pesquisadores responsáveis pelo BASE, em comunicado. “No entanto, a precisão das medições feitas no BASE é tal que obter uma compreensão ainda mais profunda exigirá a transferência do experimento para fora do prédio.” Engenharia no limite Projetar um dispositivo capaz de transportar antimatéria exigiu superar desafios significativos. O sistema precisava ser compacto o suficiente para caber em um caminhão, mas robusto o bastante para resistir a vibrações, acelerações e frenagens durante o trajeto. Além disso, era necessário manter condições extremamente específicas: Temperatura abaixo de 8,2 kelvin (-264,95ºC) para preservar o estado supercondutor dos ímãs; Vácuo quase absoluto, evitando qualquer contato com matéria; e Fornecimento contínuo de energia para sistemas de resfriamento e controle. Mesmo com o sucesso do teste inicial, as limitações persistem. Atualmente, a armadilha consegue manter os antiprótons por cerca de quatro horas, enquanto o trajeto até destinos futuros, como a Universidade Heinrich Heine de Düsseldorf, na Alemanha, pode levar o dobro desse tempo, lembra a Associated Press. Um passo rumo à “entrega” de antimatéria O objetivo de longo prazo dos pesquisadores é ambicioso: criar uma espécie de “rede de distribuição” de antimatéria para laboratórios em toda a Europa. Isso permitiria que diferentes centros de pesquisa realizassem experimentos independentes com níveis de precisão até 100 vezes maiores do que os atuais. No futuro, a equipe espera viabilizar o transporte da antimatéria para a Universidade Heinrich Heine de Düsseldorf, na Alemanha Equipe de Produção Multimídia, MPT; Arnold, Melanie; Brice, Maximilien “Somos cientistas. Queremos entender algo sobre as simetrias fundamentais da natureza podemos obter medições de 100 a 1.000 vezes melhores”, relata Ulmer. A ideia, embora discutida há anos, só agora se tornou viável graças aos avanços em tecnologia criogênica e confinamento eletromagnético. Apesar do imaginário popular associar antimatéria a explosões catastróficas, os pesquisadores garantem que o experimento é seguro. A quantidade transportada é tão pequena que, mesmo em caso de aniquilação, a liberação de energia seria praticamente imperceptível. Os próximos passos da pesquisa incluem aumentar o tempo de armazenamento, melhorar a estabilidade do sistema durante viagens mais longas e desenvolver infraestrutura em outros laboratórios para receber as partículas. Há também planos de aplicar a tecnologia a outras partículas exóticas, ampliando o escopo das pesquisas. “Essa tecnologia é completamente nova e muito empolgante, pois abre portas para novas possibilidades de estudo”, afirma Christian Smorra, líder do BASE. Se bem-sucedido, o projeto poderá transformar a forma como a física experimental é conduzida, permitindo que a antimatéria deixe de ser um recurso restrito a um único laboratório e passe a circular, ainda que em quantidades minúsculas, entre centros de pesquisa.