Antimatéria

A Matéria

A matéria, como a conhecemos é inteiramente formada por átomos,que funcionam como uma espécie de "blocos de Lego" que, dependendo da sua ordem e sua disposição, acabam por montar tudo aquilo que somos e usamos, seja a roupa que você está vestindo, o chão que você está pisando, o ar que você respira, a longínqua estrela que você vê brilhar no céu noturno e, até mesmo, VOCÊ!

Os átomos, sejam eles quais forem, nada mais são do que pequenos pacotes de energia encapsuladas, ou seja, no centro deste, encontramos um núcleo que possui uma carga (convencionada) como positiva, e em volta deste núcleo, o protegendo, encontramos um "campo de força" chamado eletrosfera, cuja carga é oposta, consequentemente, negativa.

A sensação de tangibilidade que temos sobre a matéria, nada mais é que a repulsão eletrostática entre as eletrosferas dos átomos que as constituem, desta forma, você não consegue atravessar sua mão por uma parede, por exemplo, por dois motivos:

O primeiro motivo é que, tanto a estrutura atômica da sua mão, quanto a da parede, possuem seus átomos arranjados de forma sólida e rígida, unidos por fortes ligações atômicas e moleculares, não propiciando a mobilidade destes átomos, sem alterar a essência básica da estrutura (diferente de um líquido, cujas ligações moleculares, mais fracas, possibilitam que as moléculas "rolem" umas sobre as outras);

O segundo motivo é que, ao tentar atravessar a estrutura sólida de uma parede, a eletrosfera dos átomos que compõem a sua mão irá sofrer repulsão eletrostática da eletrosfera que compõem os átomos da estrutura da parede, uma vez que ambos possuem a mesma carga (negativa), fenômeno similar ao de se tentar unir dois polos iguais de um ímã.

Resumidamente, esta é a forma, usual, que a matéria interage em todo o universo, mas, nem sempre foi assim.

Formação do Universo

No início do universo, cuja teoria de formação mais aceita é a denominada "Big Bang", o mesmo processo de criação que originou os átomos que conhecemos (núcleo positivo e eletrosfera negativa), também criou átomos com cargas invertidas, ou seja, "anti-átomos".

Ocorre, que, de acordo com a lei básica da Física, átomo e antiátomo quando se encontram, estes se ANULAM, isto ocorre pelo fato de que, como ambos se tratam de energias, ao se encontrarem eles realizam o fenômeno da "interferência destrutiva", ou seja, se aniquilam.

Este processo de anulação, "destrói" os dois componentes e, como resultado desta destruição, ocorre o desprendimento de uma quantidade colossal de energia.

Segundo esta teoria, no processo de formação do universo, o "Big Bang" produziu muito mais átomos, como os conhecemos, do que anti-átomos, tendo em vista, que apesar do período crítico de aniquilação mútua de matéria e antimatéria, a primeira prevaleceu e constituiu todas as coisas que conhecemos.(pelos cálculos preliminares, deveria haver uma partícula extra de matéria para cara 1 bilhão de pares de matéria/antimatéria)

Um anti-átomo seria composto por um núcleo de carga negativa, composto por partículas chamadas: antiprótons (carga negativa) e antinêutron (carga neutra); envolvidos, por uma antieletrosfera, composta por uma partícula chamada pósitron (carga positiva).

Descoberta

Em 1931, Paul Dirac, previu, por cálculos matemáticos a provável existência de um tipo de elétron que possuiria carga positiva, tese que somente foi comprovada um ano depois, quando Carl Anderson, fotografava os rastros formados pela passagem de raios cósmicos em uma "câmara de nuvem" (dispositivo que contém vapor de água ionizado).

Este percebeu a ocorrência de um rastro que, em particular, apresentava um comportamento distinto de todas as outras partículas observadas até então, que, apesar de aparentar ter o mesmo comportamento, e a mesma massa de um elétron, esta partícula carregava uma carga oposta.

Neste momento, Anderson se deu conta que se tratava de uma antipartícula, o antielétron previsto por Dirac.

Onde se Encontra

Atualmente, consegue-se obter algumas destas antipartículas por meio de sofisticados, caros e gigantescos equipamentos chamados de "aceleradores de partículas", que se tratam de dispositivos que, por meio de poderosos campos eletromagnéticos, induzem altíssima velocidade (próxima a da luz) à uma partícula, como por exemplo, prótons ou elétrons, os movimentando em direções opostas em um circuito circular, fazendo com que se choquem violentamente.

O resultado deste processo é o desprendimento de muita energia e a fragmentação da partícula nos seus elementos constituintes, que no caso do próton (quarks up e quark down) e, no caso do elétron, por se tratar de partícula fundamental, na colisão são criados pares de partículas e antipartículas por meio da troca de fótons ou glúons.

Link para artigo sobre subpartículas

O pósitron (anti-elétron) também pode ser gerado por decaimento radioativo do tipo emissão beta ou pela interação de fótons de alta energia, com a matéria.

Pequenas quantidades de antimatéria chegam constantemente ao nosso planeta em conjunto com a radiação cósmica, estudos também têm encontrado indícios da formação de antimatéria na atmosfera, durante as tempestades elétricas.

Antiprótons também já foram encontrados ao redor da terra, capturados pelo campo magnético do planeta, nas zonas denominadas "cintos de radiação de Van Allen".

Link para artigo sobre van allen

Pesquisas científicas avançadas no campo da Física de Partículas já constataram que partículas de antimatéria, surgem, praticamente, do "nada", durante um fenômeno chamado de "vácuo quântico".

Antimatéria no dia-a-dia

Mas há formas mais simples e cotidianas de se encontrar antimatéria, algumas até mesmo dentro da sua casa.

"Bananas", por incrível que pareça, estas frutas, por acumularem um isótopo de Potássio (K-40) radioativo, produzem regularmente antimatéria, elas liberam um pósitron, aproximadamente, a cada 75 minutos, uma vez que este é ciclo de decaimento deste isótopo, que libera um pósitron a cada processo destes.

E falando em K-40, o corpo humano também acumula este isótopo, o que significa você próprio pode estar emitindo antipartículas.

Na medicina diagnóstica, existe uma tecnologia denominada "Tomografia por Emissão de Pósitrons (PET), que usa pósitrons para produzir imagens de alta resolução do corpo humano, neste processo, isótopos radioativos são injetados na corrente sanguínea, liberando pósitrons no interior do corpo humano, estes, ao encontrarem elétrons (seus pares invertidos), consequentemente se aniquilam, produzindo raios gama, que são capturados pelo dispositivo, e constroem as imagens internas em alta resolução.

Existem pesquisas em um ramo denominado "Física Médica", que utiliza antimatéria na terapia de diversos tipos de câncer, trata-se de um procedimento em que, feixes de antipartículas, após ultrapassar com segurança o tecido saudável, somente liberam quando atingem as células tumorais, este procedimento já foi efetivado com sucesso nas células de roedores.

Antiátomo

Recentemente, cientista da Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear (CERN), conseguiram unir (em baixíssimas temperaturas, para reduzir suas energias), um antipróton a um pósitron, formando um antiátomo de Hidrogênio (ou, um "Antihidrogênio).

Este antiátomo é mantido dentro de uma armadilha magnética chamada "garrafa magnética", dispositivo que gera um campo magnético especial, que, para tal, utiliza um magneto supercondutor de oito pólos, o que impede que o antiátomo toque qualquer tipo de matéria (que forma a armadilha) e se aniquile.

Mesmo assim, com todo este trabalho e tecnologia envolvida, somente se consegue manter os antiátomos presos, por cerca de 172 milésimos de segundo (um sexto de segundo), mas isso já se trata de tempo o suficiente para se certificar de que o antiátomo foi capturado.

Geração de Energia

O potencial da antimatéria para a geração de energia é simplesmente ilimitado, pois como já dito, a anulação antimatéria/matéria libera quantidades colossais de energia neste processo, só para se ter uma ideia da quantidade de energia, pode-se dizer que, apenas 1 grama de antimatéria é capaz de produzir uma explosão da magnitude e intensidade de uma bomba nuclear moderna.

Porém, o estágio atual de nossa tecnologia só foi capaz de produzir minúsculas quantidades de antimatéria, e armazená-las então, é um desafio que ainda não foi superado.

Só para ilustrar mais claramente, imagine que todas as antipartículas criadas em aceleradores de partículas pelo mundo, somam a inexpressiva quantidade de cerca de 20 nanogramas (10^-9 g), ou seja, se toda esta antimatéria, já feita pelo ser humano, fosse aniquilada de uma só vez, a energia desprendida neste processo não seria o suficiente nem ao menos para ferver uma xícara de água para passar um café.

Custo de Produção

O alto custo das produções atuais de antimatéria também dificultam muito a produção, haja visto que, para se criar um grama de antimatéria é necessário, aproximadamente, 25 milhões de bilhões de quilowatt-hora de energia (25.10^15 Kw/hr), o que, traduzindo para dinheiro vivo, custaria mais de um milhão de bilhão de dólares (U$ 1.10^15), montante de dinheiro inimaginável para a economia mundial.

Estes altos valores, colocam a antimatéria como o commoditie mais caro o planeta na atualidade.