Explicamos o que é a antimatéria, como foi descoberta, suas propriedades, diferenças com a matéria e onde é encontrada.
O que é antimatéria?
Na física de partículas, é conhecido como antimatéria. tipo de matéria composta antipartículas, em vez de partículas comuns. É um tipo de assunto menos comum.
A antimatéria é muito semelhante à matéria comum, a única diferença está na carga elétrica das partículas e em alguns números quânticos. Assim, um antielétron, também chamado pósitron, É a antipartícula do elétron, que possui as mesmas propriedades, exceto a carga, que é positiva. Os antinêutrons, por sua vez, são neutros (como os nêutrons), mas seus momentos magnéticos são opostos. Finalmente, os antiprótons diferem dos prótons porque têm carga negativa.
Quando interagem, a antimatéria e a matéria aniquilam-se após alguns momentos, liberando enormes quantidades de energia na forma de fótons de alta energia (raios gama) e outros pares partícula-antipartícula de partículas elementares.
Nos estudos de física, partículas e antipartículas são distinguidas por meio de uma barra horizontal (macron) sobre os símbolos correspondentes ao próton (p), elétron (e) e nêutron (n).
Átomos compostos de antipartículas não existem naturalmente na natureza porque seriam aniquilados com a matéria comum. Apenas uma quantidade muito pequena foi criada com sucesso em experiências destinadas à formação de antiátomos.
Veja também: Modelos atômicos
Descoberta de antimatéria
A existência de antimatéria Foi teorizado em 1928 pelo físico inglês Paul Dirac. (1902-1984) quando propôs formular uma equação matemática que combinasse os princípios da relatividade de Albert Einstein e os da física quântica de Niels Bohr.
Este árduo trabalho teórico foi resolvido com sucesso e a partir daí Ele concluiu que deveria haver uma partícula análoga ao elétron, mas com carga elétrica positiva.. Essa primeira antipartícula foi chamada de antielétron e hoje se sabe que seu encontro com um elétron comum leva à aniquilação mútua e à geração de fótons (raios gama).
Portanto, foi possível pensar na existência de antiprótons e antinêutrons. A Teoria de Dirac foi confirmada em 1932, quando pósitrons foram descobertos na interação entre os raios cósmicos e a matéria comum.
Desde então, foi observada a aniquilação mútua de um elétron e de um antielétron. Sua reunião constitui um sistema conhecido como positrônio, meia-vida nunca superior a 10-10 ó 10-7 segundos.
Mais tarde, no acelerador de partículas de Berkeley (Califórnia, 1955) antiprótons e antinêutrons foram produzidos através de colisões atômicas de alta energia, seguindo a fórmula de Einstein de E = mc2 (energia é igual a massa vezes a velocidade da luz ao quadrado).
De maneira semelhante, Em 1995 foi obtido o primeiro antiátomo graças à Organização Europeia para a Investigação Nuclear (CERN). Esses físicos europeus conseguiram criar um átomo de hidrogênio, antimatéria ou anti-hidrogênio, composto por um pósitron orbitando um antipróton.
Propriedades da antimatéria
Pesquisas recentes sobre antimatéria sugerem que ela é tão estável quanto a matéria comum. Porém, Suas propriedades eletromagnéticas são inversas às da matéria.
Não foi fácil estudá-lo em profundidade, dados os enormes custos monetários envolvidos na sua produção em laboratório (cerca de 62,5 mil milhões de dólares por miligrama criado) e a sua muito curta duração.
O caso de maior sucesso de criação de antimatéria em laboratório durou cerca de 16 minutos.. Mesmo assim, estas experiências recentes permitiram-nos intuir que a matéria e a antimatéria podem não ter exactamente as mesmas propriedades.
Onde a antimatéria é encontrada?
Este é um dos mistérios da antimatéria, para o qual existem muitas explicações possíveis. A maioria das teorias sobre a origem do universo aceita que No início havia proporções semelhantes de matéria e antimatéria.
Porém, Hoje, o universo observável parece ser composto apenas de matéria comum. Possíveis explicações para esta mudança apontam para interações de matéria e antimatéria com matéria escura, ou para uma assimetria inicial entre a quantidade de matéria e antimatéria produzida durante o Big Bang.
O que sabemos é que A produção natural de antipartículas ocorre nos anéis de Van Allen do nosso planeta.. Esses anéis estão localizados a cerca de dois mil quilômetros da superfície e reagem dessa forma quando os raios gama atingem a atmosfera externa.
Essa antimatéria tende a se aglomerar, visto que não há matéria comum suficiente naquela região para ser aniquilada, e alguns cientistas pensam que esse recurso poderia ser usado para “extrair” antimatéria.
Para que é usada a antimatéria?
A antimatéria ainda não tem muitos usos práticos nas indústrias humanas, devido aos seus custos altíssimos e à exigente tecnologia envolvida na sua produção e manuseio. No entanto, algumas aplicações já são uma realidade.
Por exemplo, são realizadas tomografias por emissão de pósitrons (PET), o que sugere que o uso de antiprótons no tratamento do câncer é possível e talvez mais eficaz que as técnicas atuais com prótons (radioterapia).
Porém, A principal aplicação da antimatéria é como fonte de energia. De acordo com as equações de Einstein, a aniquilação da matéria e da antimatéria liberta tanta energia que a aniquilação de um quilo de matéria/antimatéria seria dez mil milhões de vezes mais produtiva do que qualquer reacção química e dez mil vezes mais produtiva do que a fissão nuclear.
Se estas reações pudessem ser controladas e aproveitadas, todas as indústrias e até mesmo os transportes seriam modificados. Por exemplo, dez miligramas de antimatéria poderiam impulsionar uma espaçonave até Marte.
Continue com: Origem da matéria
Referências
- “Antimatéria” na Wikipedia.
- “O que é antimatéria?” no ABC Ciência.
- “Anmatéria” em O Universo e o Homem.
- “Antimatter” no CERN Acelerando a Ciência.
- “Antimatéria” no Instituto de Física IOP.
- “Antimatéria (Física)” na Enciclopédia Britânica.