São Paulo -- O Centro Europeu de Pesquisa Nuclear (CERN) anunciou a medição mais precisa já feita da massa de uma partícula de antimatéria. Em um trabalho publicado na Nature, uma das mais prestigiadas revistas científicas do mundo, a equipe liderada pelo físico Masaki Hori descreveu a massa do antipróton com uma precisão de uma parte por bilhão.

Segundo os pesquisadores, isso seria o equivalente a medir a Torre Eiffel inteira e errar pelo peso de um pardal pousado em seu topo. O experimento realizado mediu a massa do antiproton em relação ao elétron. Pela primeira vez, o número obtido é confiável o bastante para ser comparado às medições entre próton e elétron.

Os cálculos e a detecção foram feitos com o experimento sino-europeu Asacusa (sigla de Atomic Spectroscopy And Collisions Using Slow Antiprotons, espectroscopia atômica e colisões usando antiprótons lentos), no CERN – o mesmo laboratório que hospeda o LHC, o maior colisor de partículas do mundo. Medir a massa da antimatéria é uma das formas de tentar solucionar um dos maiores mistérios da física: porque a natureza parece preferir a matéria no lugar da antimatéria?

Buraco na teoria

A antimatéria é um dos grandes buracos das teorias modernas da física. Por definição, ela é idêntica à matéria, a não ser pelo fato de possuir carga oposta. Por isso, as duas se aniquilam quando entram em contato uma com a outra.

Basicamente, para cada partícula de matéria existe uma contraparte de antimatéria: átomo e antiátomo, próton e antipróton, elétron e pósitron etc. Sabe-se que nosso universo é basicamente composto de matéria. No entanto, a teoria atual indica que durante o Big Bang, a explosão que deu origem a tudo, matéria e antimatéria teriam se formado em quantidades iguais. Se elas tivessem se aniquilado, nosso universo composto de matéria não existiria. Então, o que aconteceu?

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É justamente para tentar responder a essa pergunta que se estuda a fundo a antimatéria. Os pesquisadores acreditam que as leis da física não variam. Ou seja, uma partícula possui exatamente a mesma massa e valor absoluto de carga nesses dois “mundos”. Detectar uma diferença da massa entre próton e antipróton, por exemplo, pode indicar que certas leis da natureza são diferentes na matéria e na antimatéria – o que criaria uma nova física.

Realizar essa medição, no entanto, não é tarefa fácil. Os prótons comuns constituem cerca de metade do mundo que nos cerca – inclusive nós mesmos. Porém os antiprótons, e todas as partículas de antimatéria, existem por ínfimas frações de segundos e são muito menos abundantes.

O Asacusa realizou as medições colocando as partículas dentro de átomos. O chamado hélio antiprotônico é um átomo com um núcleo comum de hélio, um elétron e um antipróton, que é “cutucado” com feixes de laser. A frequência desse laser é regulada até que os antiprótons deem um salto quântico (ganhem energia) dentro do átomo, liberando energia numa frequência específica, o que permite que a sua massa seja calculada.

Ajuda dos lasers

A maior fonte de imprecisão desse experimento vem do movimento para frente e para trás que os átomos fazem naturalmente, alterando a frequência e criando um ruído nos resultados por meio do chamado efeito Doppler. Em 2006, esse efeito impediu que números precisos fossem obtidos. Na época, os cientistas utilizavam apenas um feixe de laser. Nesta vez, usaram dois lasers, vindo de lados opostos, que parcialmente cancelam o efeito Doppler e permitem obter precisão quatro vezes maior. É o laser que determina a razão entre a massa do antiproton e a do elétron; e ainda permite que ela seja comparada com a razão próton/elétron.

Os resultados obtidos mostram uma razão antipróton/elétron condizente com a observada entre prótons e elétron. No entanto, os cientistas do CERN pretendem aprimorar ainda mais a medição, tentando eliminar os erros no cálculo e responder com mais convicção se a antimatéria tem ou não a mesma massa da matéria.