Antimatéria

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Antimatéria é o nome geral dado a uma categoria de partículas que compartilham as mesmas propriedades da matéria comum, mas com carga invertida. Partículas de matéria e antimatéria são sempre produzidas em pares e, se entrarem em contato, aniquilam-se, deixando para trás energia pura.

Os anti-elétrons (chamados pósitrons) se comportam como elétrons, mas têm carga positiva. Os antiprótons, como o nome indica, são prótons com carga negativa.

A antimatéria foi prevista pela primeira vez em 1928 pelo físico inglês Paul Dirac, quando ele escreveu uma equação que combinava a teoria quântica e a relatividade especial para descrever o comportamento de um elétron movendo-se a uma velocidade relativística. O físico americano Carl D. Anderson descobriu os pósitrons em 1932.

Fotografia da câmara do primeiro pósitron já identificado. Uma placa de chumbo de 6 mm separa a câmara. A deflexão e a direção da trilha de íons da partícula indicam que a partícula é um pósitron.

Dirac recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1933, e Anderson recebeu o prêmio em 1936.

A antipartícula seguinte, o antipróton, foi detectada duas décadas depois, em 1955, na Universidade da Califórnia em Berkeley. Foi usado um acelerador de partículas – uma máquina chamada Bevatron – para lançar uma torrente de prótons velozes contra núcleos em um alvo fixo. As energias dos prótons eram altas o suficiente para antipartículas serem produzidas. Ao todo, o experimento detectou 60 antiprótons. Um ano depois, o antinêutron também foi achado.

Em 1965 foi criado o antideuteron, um núcleo de antimatéria feito de um antipróton mais um antinêutron (enquanto um deutério – o núcleo do átomo de deutério – é feito de um próton mais um nêutron). O objetivo foi alcançado simultaneamente por duas equipes de físicos, uma liderada por Antonino Zichichi usando o Síncrotron de Prótons do CERN, e a outra liderada por Leon Lederman, usando o acelerador Síncrotron de Gradiente Alternado (AGS) do Laboratório Nacional de Brookhaven, em Nova York.

O problema da assimetria matéria-antimatéria

O Big Bang deveria ter criado quantidades iguais de matéria e antimatéria no universo primitivo, ou seja, se matéria e antimatéria são criadas e destruídas juntas, parece que o universo deveria conter nada além de energia residual, mas hoje, tudo o que vemos, desde as menores formas de vida na Terra até os maiores objetos estelares, é feito quase inteiramente de matéria. Algo deve ter acontecido para desequilibrar a balança. Um dos maiores desafios da física é descobrir o que aconteceu com a antimatéria, ou por que vemos uma assimetria entre matéria e antimatéria.