Antimatéria

Explicamos a você o que é a antimatéria, como foi descoberta, suas propriedades, diferenças com a matéria e onde é encontrada.

1. O que é antimatéria?

Na física de partículas, o tipo de matéria constituída por antipartículas é conhecido como antimatéria, em vez de partículas comuns. Ou seja, é um tipo de assunto menos frequente.

É indistinguível da matéria comum, mas seus átomos são compostos de antielétrons (elétrons com carga positiva, chamados positrons ), antineutrons (nêutrons com momento magnético oposto) e antiprótons (prótons com carga negativa ), de cabeça para baixo em relação aos átomos comuns.

Quando encontrados, a antimatéria e a matéria se aniquilam após alguns momentos, liberando enormes quantidades de energia, que são expressas como fótons de alta energia (raios gama) e outros pares de partículas elementares. - cula-antipart cula. Portanto, eles necessariamente coexistem em diferentes espaços.

Nos estudos de física, é feita uma distinção entre partículas e antipartículas usando uma barra horizontal (macro) nos símbolos correspondentes ao próton (p), elétron (e) e nêutron (n). Da mesma forma, os átomos da antimatéria são expressos com o mesmo símbolo químico, de acordo com a mesma macro regra.

Além disso: modelos atômicos

1. Descoberta da antimatéria

A existência da antimatéria foi teorizada em 1928 pelo físico inglês Paul Dirac (1902-1984), quando foi proposto formular uma equação matemática que combinava os princípios da relatividade de Albert Einstein e os da física quântica de Niels Bohr.

Este árduo trabalho teórico foi resolvido com sucesso e, a partir daí, chegou-se à conclusão de que deveria haver uma partícula análoga ao elétron, mas com uma carga elétrica positiva . Essa primeira antipartícula foi chamada antielétron, e hoje se sabe que seu encontro com um elétron comum leva à aniquilação mútua e à geração de fótons (raios gama).

Portanto, foi possível pensar na existência de antiprótons e antineutrons. A teoria de Dirac foi confirmada em 1932, quando pósitrons foram descobertos na interação entre raios cósmicos e matéria comum.

Desde então, a aniquilação mútua de um elétron e um antielétron tem sido observada. O encontro deles constitui um sistema conhecido como positrônio, com uma meia-vida nunca superior a 10 ^-10 ou 10 ^-7 segundos.

Posteriormente, no acelerador de partículas em Berkeley, Califórnia, em 1955, foi possível produzir antiprótons e antineutrons por meio de colisões atômicas de alta energia, seguindo a fórmula de Einstein de E = mc ² (energia igual a massa vezes a velocidade da luz) ao quadrado).

Da mesma forma, em 1995, o primeiro anti-átomo foi obtido graças à Organização Européia de Pesquisa Nuclear (CERN). Esses físicos europeus conseguiram criar um átomo de antimatéria de hidrogênio ou anti-hidrogênio, consistindo de um pósitron orbitando um anti-próton.

1. Propriedades da antimatéria

Pesquisas recentes sobre antimatéria sugerem que é uma questão tão estável quanto comum. No entanto, suas propriedades eletromagnéticas são inversas às da matéria .

Não foi fácil estudá-lo em profundidade, dados os enormes custos monetários de sua produção em laboratório (cerca de 62.500 milhões de dólares por miligrama criado) e a duração muito curta.

O caso mais bem-sucedido de criação de antimatéria no laboratório durou 16 minutos . Mesmo assim, essas experiências recentes nos permitiram intuir que matéria e antimatéria podem não ter as mesmas propriedades exatas.

1. Onde está a antimatéria?

Este é um dos mistérios da antimatéria, para o qual existem muitas explicações possíveis. A maioria das teorias sobre a origem do universo aceita que, a princípio, havia proporções semelhantes de matéria e antimatéria .

No entanto, atualmente o universo observável parece ser composto apenas de matéria comum . As possíveis explicações para essa mudança apontam para as interações da matéria e da antimatéria com a matéria escura ou para uma assimetria inicial entre a quantidade de matéria e antimatéria produzida durante o Big Bang.

O que sabemos é que, nos Anéis Van Allen de nosso planeta, são realizadas produções naturais de antipartículas . Esses anéis estão a cerca de dois mil quilômetros da superfície e reagem dessa maneira quando os raios gama atingem a atmosfera externa.

Essa antimatéria tende a ser agrupada, uma vez que não há matéria comum suficiente na região para aniquilar, e alguns cientistas pensam que esse recurso poderia ser usado para extrair antimatéria.

1. Para que serve a antimatéria?

A Antimatéria ainda não possui muitos usos práticos nas indústrias humanas, devido aos altos custos e à tecnologia exigente que envolve sua produção e manuseio. No entanto, certas aplicações já são uma realidade.

Por exemplo, a tomografia por emissão de pósitrons (PET) é realizada, o que sugere que o uso de antiprótons no tratamento do câncer é possível e talvez mais eficaz do que técnicas atuais com prótons (radioterapia).

No entanto, a principal aplicação da antimatéria seria como fonte de energia . De acordo com as equações de Einstein, a aniquilação de matéria e antimatéria libera tanta energia que um quilo de aniquilação de matéria / antimatéria seria dez bilhões de vezes mais produtivo do que qualquer reação química e dez mil vezes mais que a física nuclear.

Se essas reações forem controladas e exploradas, todas as indústrias e até os transportes serão modificados. Por exemplo, com dez miligramas de antimatéria, uma espaçonave poderia ser lançada em Marte.

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