Um mistério do universo: A antimatéria
Em 1928, o físico britânico Paul Dirac escreveu uma equação que mesclava a teoria quântica e a relatividade especial para descrever o comportamento de um elétron movendo-se a uma velocidade relativista. A equação – pela qual Dirac ganhou o Prêmio Nobel em 1933 – representou um problema: assim como a equação x 2 = 4 pode ter duas soluções possíveis (x = 2 ou x = -2), então a equação de Dirac poderia ter duas soluções, uma para um elétron com energia positiva e outra para um elétron com energia negativa. Mas a física clássica determinou que a energia de uma partícula deve ser sempre um número positivo.
Foto do Físico Paul Dirac. Fonte(https://www.awesomestories.com/asset/view/Paul-Dirac-Discoverer-of-Antimatter)
Dirac interpretou a equação de modo que, para cada partícula, existe uma antipartícula correspondente, correspondendo exatamente a partícula, mas com carga oposta. Para o elétron, deve haver um “anti-eletrônico”, por exemplo, idêntico em todos os sentidos, mas com uma carga elétrica positiva (denominado pósitron). A visão abriu a possibilidade de galáxias e universos inteiros feitos de antimatéria. Seis meses depois, o físico norte-americano Carl Anderson (1905-1991) observou o pósitron em um experimento. Era a primeira evidência da realidade da antimatéria.
Uma das principais características do elétron, além de sua pequena massa ( 9,11×10-31 kg) e carga elétrica (-1,60×10-19 C), é o spin, que, para a finalidade deste artigo, pode ser imaginado como a rotação do elétron. Embora Dirac tenha escrito a equação dele para o elétron, na verdade ela servia para todas as partículas que tivessem spin semelhante ao do elétron (no linguajar da física, spin igual a 1/2). Consequentemente, se todas as partículas com esse spin obedeciam à equação de Dirac, elas necessariamente tinham que ter também uma antipartícula correspondente. E assim aconteceu. Desde a descoberta do pósitron até hoje, todas as partículas de spin 1/2 detectadas têm sua antipartícula. E não foram poucas: o próton, o nêutron, o múon, o tau (estes dois últimos, são parentes pesados do elétron), o lambda, entre dezenas de outras – inclusive os quarks, que obedecem a essa surpreendente consequência da equação de Dirac.
Mas quando a matéria e a antimatéria entram em contato, elas aniquilam – desaparecendo em um flash de energia. O Big Bang deveria ter criado quantidades iguais de matéria e antimatéria. Então, por que há muito mais matéria do que a antimatéria no universo? Como a anti-matéria desapareceu? Essas questões seguramente são difíceis de serem respondidas pelos cientistas. Temos somente pistas de como isso aconteceu, porém nada definitivo.
Fonte(História do universo,da origem aos dias de hoje)
A assimetria matéria-antimatéria observada até hoje nos experimentos continua insuficiente para explicar a ausência de antimatéria no universo. Estimativas indicam que essa assimetria teria que ser pelo menos, um bilhão de vezes maior. Experiências que começam agora no acelerador LHC , do CERN, pretendem buscar novas fontes para o estudo dessa assimetria.
Fonte( http://www.dailytech.com/LHC+Turns+on+Powers+up+to+RecordShattering+7+TeV+Collision/article18008.htm)
Fontes e Referências
M.C.D. Abdalla, O Discreto Charme das Partículas Elementares. (Editora da UNESP, S˜ao Paulo, 2006).
CiênCia Hoje .vol. 45 . nº 268
Como diz um amigo meu muito querido – “A resposta está no Spin.” R.F. Comece por ele.
CurtirCurtir
A teoria mais provável é a existencia de neutrinos majorana, isto é, neutrons que decaem e liberam matéria. Assim explicaria a inequivalencia de materia e antimateria.
CurtirCurtir
Muito bom o teu artigo Juliano.
CurtirCurtir
Perfeito, belo artigo!
CurtirCurtir