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segunda-feira, 21 de abril de 2008

O que é Antimatéria?

No final dos anos 20, Paul Dirac (um dos pais das Mecânica Quântica) procurava uma equação que predissesse o comportamento dos electrões, conciliando a mecânica quântica com o principio da relatividade. Esta equação foi encontrada e ficou conhecida por Equação de Dirac, e descrevia, entre outras coisas, o movimento dos electrões no seio de campos eléctricos e magnéticos. A Equação de Dirac tinha, na realidade, duas soluções: uma delas descrevia o electrão e a outra descrevia uma partícula com carga eléctrica positiva, simétrica da do electrão (que tem carga negativa). Inicialmente Dirac pensou que esta partícula fosse o protão, no entanto, cedo e percebeu que não podia ser. A partícula com carga positiva tinha de ter a mesma massa do electrão e o protão tem uma massa 2000 vezes superior à do electrão. A Equação de Dirac previa de facto uma nova partícula, um electrão com carga positiva: um anti-electrão ou positrão. A combinação da mecânica quântica com o princípio da relatividade forneceu uma pista espantosa: tinha de existir antimatéria.Não foi preciso esperar muito para que as hipóteses teóricas fossem confirmadas.

Em 1932, Carl Anderson observou na radiação cósmica uma partícula que tinha a mesma massa que o electrão, mas carga oposta, o já referido positrão. Pouco tempo depois foram produzidos em laboratório pares electrão-positrão. Em 1955, Emílio Segrè, Owen Chamberlain, Clyde Wiegand e Tom Ypsilantis, descobriram o antiprotão, e no ano seguinte o antineutrão utilizando um acelerador de partículas




Na Física de partículas e na Química quântica, a antimatéria é a extensão do conceito de antipartícula da matéria, por meio de que a antimatéria é composta de antipartículas da mesma maneira que a matéria normal está composta das partículas. Por exemplo um antielectrón (um posítron, um elétron com uma carga positiva) e um antipróton (um próton com uma carga negativa) poderiam dar forma a um átomo de antihidrogênio da mesma maneira que um elétron e um próton dão forma a um átomo normal do hidrogênio da matéria. Além disso a mistura da matéria e da antimatéria conduziria ao aniquilamento de ambos da mesma maneira que a mistura das antipartículas e das partículas, assim criando fótons de grande energia (raios gamma) e outros pares de partículas e antipartículas. As partículas que resultam do aniquilamento da matéria-antimatéria são dotadas com a energia igual à diferença entre a massa do descanso dos produtos do aniquilamento e a massa do descanso do par original do matéria-antimatéria, que é sempre grande.
Há uma especulação considerável na ciência e na ficção científica a respeito do porque o universo observado é aparentemente constituído inteiramente de matéria, e se outros lugares são constituido inteiramente de antimatéria, e o que pôde ser possível se a antimatéria poderia ser aproveitada, mas neste tempo a assimetria aparente da matéria e da antimatéria no universo visível é um dos maiores problemas sem solução da física. Os possíveis processos pelo que ocorreu são explorados mais detalhadamente no bariogénese.
Em 1995 conseguiu-se produzir antiátomos de hidrogênio, assim como núcleos de antideutérios, criados a partir de um antipróton e um antinêutron, porém não se obteve sucesso na obtenção de antimatéria de maior complexidade. A antimatéria cria-se no universo como resultado da colisão entre partículas de alta energia, como ocorre no centro das galáxias, entretanto, não se tem detectado nenhum tipo de antimatéria como resíduo do Big Bang, coisa que ocorre com a matéria normal. A desigual distribuição entre a matéria e a antimatéria no universo tem sido, durante muito tempo, um mistério. A solução mais provável reside em certa assimetria nas propriedades dos mesons-B e suas antipartículas, os anti-mesons-B [1].
Os posítrons e os antiprótons podem ser armazenados num dispositivo denominado "armadilha" (Penning trap, em inglês), que usa uma combinação de campos magnéticos e elétricos. Para a criação de armadilhas que retenham átomos completos de antihidrogênio foram empregados campos magnéticos muito intensos, assim como temperaturas muito baixas. As primeiras destas armadilhas foram desenvolvidas pelos projetos ATRAP e ATHENA. O símbolo que se usa para descrever uma antipartícula é o mesmo símbolo da partícula normal, porém com um traço sobre o símbolo. Por exemplo, o antipróton é simbolizado como: .
As reações entre matéria e antimatéria tem aplicações práticas na medicina como, por exemplo, na Tomografia por emissão de posítrons (PET).

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