Antimatéria

Este post é em parte uma reedição de um outro aqui publicado em Janeiro de 2006.

Quem não fica intrigado quando se fala de antimatéria. Lembro-me de na minha adolescência ter passado algumas horas (muitas) a discutir assuntos como buracos negros, matéria e energia escura, viagens no tempo e antimatéria. Na altura não fazíamos a ideia do que estava em jogo e aqueles temas eram algo de isotérico. No entanto não tínhamos a menor dificuldade em esboçar teorias mirabolantes, e totalmente incorrectas.

As grandes fontes das nossas discussões eram as séries de televisão e os filmes de ficção muito pouco científica. Éramos viciados nos ficheiros secretos. A antimatéria era um assunto referido muitas vezes mas penso que quem escrevia os guiões sabia tanto de antimatéria como nós.

A antimatéria foi pela primeira vez imaginada no final do século XIX por sir Arthur Schuster. Este, por ser um forte defensor de uma natureza simétrica, idealizou um mundo espelho do nosso, em que os átomos possuiriam propriedades exactamente opostas.

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.

A partir dos anos 60, foram descobertas dezenas de partículas, mas havia uma certeza, para cada nova partícula, observava-se sempre uma antipartícula associada. Em 1995 foram produzidos pela primeira vez no CERN átomos de anti-hidrogénio, combinando antiprotões e positrões. Hoje não se conhece nenhuma partícula que não possua uma antipartícula.

Os positrões são rotineiramente utilizados na medicina, numa técnica denominada tomografia por emissão de positrões. No entanto não se sabe ainda se existem vastas áreas do universo onde a antimatéria está concentrada, se, pelo contrário, esta se encontra diluída ou se após o Big-Bang a maioria da antimatéria tenha sido aniquilada.

A antimatéria é em tudo semelhante à matéria, com a diferença de as partículas de antimatéria terem sinal eléctrico oposto aos das partículas de matéria simétricas. Por outras palavras, as cargas eléctricas das partículas que constituem a antimatéria são opostas às das suas correspondentes de matéria. A física diz-nos que para cada partícula de matéria existe uma correspondente de antimatéria com carga oposta.

Poderiam assim existir planetas ou até mesmo galáxias inteiras constituídas por antimatéria. No nosso mundo não pode existir em grande quantidades pois sempre que um pedaço de matéria se encontra com outro de antimatéria aniquilam-se numa explosão espectacular.




Bibliografia:
Wikipédia;
L'Antimatière. Gabriel Chardin.
O Código Cósmico. Heinz R. Pagels. Gradiva, Ciência Aberta 10.

Imagem: Daqui e daqui