Cientistas capturam partícula de antimatéria após meses de pesquisa e vislumbram maior descoberta do século

Pesquisadores capturam pósitron e abrem novas possibilidades na física moderna.

A antimatéria representa um dos maiores desafios da ciência contemporânea. Quando a antimatéria entra em contato com a matéria comum, ocorre uma aniquilação instantânea, liberando uma quantidade imensa de energia. A manutenção da antimatéria em isolamento, portanto, é uma tarefa extremamente complexa. Recentemente, uma equipe de físicos conseguiu capturar um único pósitron — a antipartícula do elétron — e mantê-lo suspenso por meses, um feito inédito na área.

Esse feito, publicado em uma renomada revista científica, é um marco para testar os fundamentos da física moderna. A pesquisa é crucial, pois, segundo os cientistas, se for comprovado que elétrons e pósitrons não são idênticos, isso poderá ser considerado a maior descoberta na física do último século.

Para entender a magnitude desse trabalho, é importante destacar que a equipe não se limitou a criar antimatéria; eles desenvolveram um “cíclotron quântico de um único pósitron”. Essa tecnologia, que parece saída de um filme de ficção científica, permite o estudo detalhado da antimatéria.

O pósitron é gerado a partir de uma fonte radioativa de sódio-22 e é emitido com uma energia extremamente alta. Para que os pesquisadores consigam estudá-lo, é necessário resfriá-lo a 300 milikelvins, uma temperatura ligeiramente acima do zero absoluto. Isso representa uma redução de energia em mais de dez ordens de grandeza em um curto espaço de tempo.

O verdadeiro desafio reside na inserção do pósitron em uma armadilha magnética. Durante esse processo, os cientistas permitem que o pósitron se una a um elétron, formando um átomo exótico chamado positronium, que é eletricamente neutro. Essa característica permite que o positronium passe por um pequeno orifício de apenas 625 micrômetros, onde um campo elétrico intenso ioniza a partícula, aprisionando o pósitron.

Capturar um único pósitron é uma tarefa complexa e pode levar entre 8 e 11 horas. No entanto, uma vez capturado, o pósitron permanece estável e suspenso por meses, possibilitando um estudo aprofundado.

O objetivo de capturar essa partícula é investigar um mistério fundamental: a razão pela qual existe mais matéria do que antimatéria no universo. De acordo com o Modelo Padrão da física de partículas, o Big Bang deveria ter gerado quantidades iguais de ambas, mas o universo observável é predominantemente composto por matéria. Assim, os físicos buscam entender o que quebrou essa simetria.

Teoricamente, um elétron e um pósitron deveriam ser reflexos exatos um do outro, possuindo a mesma massa e um momento magnético, conhecido como “fator g”, idêntico em valor, mas com sinais opostos.

Em 2023, a mesma equipe de pesquisadores alcançou uma precisão impressionante ao medir o fator g do elétron, com uma margem de erro de apenas 0,13 partes por trilhão. O recorde atual de comparação entre elétron e pósitron, no entanto, data de 1987, estabelecendo que ambos são idênticos com uma precisão de 2,1 partes por trilhão. Com a nova tecnologia do cíclotron quântico, espera-se que a precisão da medição do momento magnético do pósitron possa ser melhorada em até 30 vezes.

Embora a máquina tenha demonstrado sua eficácia, a medição de alta precisão ainda não foi realizada. Este avanço abre novas possibilidades para que os cientistas possam explorar as grandes questões sobre a natureza do universo e a origem da assimetria entre matéria e antimatéria.