Alguns dos maiores mistérios da cosmologia envolvem a antimatéria, mas é difícil de estudar porque é muito difícil de obter em laboratório. Agora, um grupo de físicos delineou uma nova maneira relativamente simples de criar antimatéria, apontando dois lasers um para o outro para reproduzir as condições próximas a uma estrela de nêutrons, convertendo luz em matéria e antimatéria.
Basicamente, a antimatéria parece simples - é como a matéria comum, exceto que suas partículas têm carga oposta. No entanto, essa diferença básica tem algumas implicações importantes: se a matéria e a antimatéria se encontrarem, elas se aniquilarão com uma explosão de energia.
Na verdade, deveria ter destruído o universo bilhões de anos atrás, mas obviamente não o fez. Então, como a matéria passou a dominar? O que desequilibrou a balança a seu favor? E para onde foi toda a antimatéria?
Infelizmente, devido à escassez e instabilidade da antimatéria, é difícil encontrar respostas para essas perguntas. A antimatéria é criada naturalmente sob condições extremas, como raios ou perto de buracos negros e estrelas de nêutrons, bem como artificialmente em objetos enormes como o Grande Colisor de Hádrons.
Mas agora os pesquisadores desenvolveram um novo método para produzir antimatéria em pequenos laboratórios. Embora a equipe ainda não tenha construído o dispositivo, as simulações mostram que esse princípio é viável.
O novo dispositivo envolve o disparo de dois lasers poderosos em um bloco de plástico. Este bloco será atravessado por minúsculos canais de apenas micrômetros de largura. Quando cada laser atinge um alvo, ele acelera uma nuvem de elétrons no material e os faz voar - até que colidam com uma nuvem de elétrons se afastando do outro laser.
Essa colisão produz muitos raios gama e, por causa dos canais extremamente estreitos, os fótons têm maior probabilidade de colidir uns com os outros também. Este, por sua vez, gera fluxos de matéria e antimatéria, em particular elétrons e seu equivalente de antimatéria, pósitrons. Finalmente, os campos magnéticos ao redor do sistema concentram os pósitrons em um feixe de antimatéria e o aceleram a energias extremamente altas.
“Esses processos podem ocorrer, entre outras coisas, na magnetosfera dos pulsares, ou seja, estrelas de nêutrons em rápida rotação”, diz o autor do estudo, Alexei Arefiev. “Com nosso novo conceito, tais fenômenos poderiam ser simulados em laboratório, pelo menos até certo ponto, permitindo-nos entendê-los melhor”.
A equipe afirma que o novo método é muito eficaz, produzindo 100.000 vezes mais pósitrons do que um único laser, e os lasers de entrada não precisam ser muito poderosos. O feixe de antimatéria resultante pode atingir uma energia de 1 gigaeletronvolt (GeV) a uma distância de apenas 50 micrômetros, o que geralmente requer aceleradores de partículas em grande escala.
No momento, o conceito permanece não realizado, mas a equipe argumenta que tecnologias para implementá-lo já existem em alguns sites. Isso poderia fornecer novos insights sobre as condições extremas em torno dos buracos negros e estrelas de nêutrons e, potencialmente, nos ajudar a desvendar o mistério cósmico da antimatéria.
O estudo foi publicado na revista Communications Physics.
2021-07-27 05:17:07
Autor: Vitalii Babkin