Antimatéria exótica é detectada em Colisor Relativístico de Íons Pesados

Um novo antinúcleo descoberto é o primeiro contendo um antiquark estranho. Ele é também o antinúcleo mais maciço já encontrado.

taniager

08 Março 2010 | 22h00

Todos os núcleos terrestres são feitos de prótons e nêutrons, que por sua vez, são formados de quarks e léptons. Os quarks nunca são observados isoladamente, mas sim, agregados (como prótons, nêutrons e outros). Já o lépton mais conhecido é o elétron que responde pela união de átomos para formar moléculas. (Cortesia do Massachusetts Institute of Technology – MIT

Todos os núcleos terrestres são feitos de prótons e nêutrons, que por sua vez, são formados de quarks e léptons. Os quarks nunca são observados isoladamente, mas sim, agregados (como prótons, nêutrons e outros). Já o lépton mais conhecido é o elétron que responde pela união de átomos para formar moléculas. (Cortesia do Massachusetts Institute of Technology – MIT

Um novo antinúcleo foi descoberto por uma equipe internacional de cientistas que estuda colisões de alta energia de íons de ouro no Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) – acelerador de partículas localizado no Departamento de Energia (DOE) do Brookhaven National Laboratory, EUA. É a evidência do antinúcleo mais maciço encontrado até hoje. Observado no detector de estrelas RHIC, este antinúcleo é um estado carregado negativamente de antimatéria contendo um antipróton, um antinêutron, e uma partícula de anti-Lambda. É também o primeiro antinúcleo contendo um antiquark estranho. Os resultados foram publicados no Science Express em 4 de março.

Todos os núcleos terrestres são feitos de prótons e nêutrons, que por sua vez, são formados de quarks e léptons. Os quarks nunca são observados isoladamente, mas sim, agregados (como prótons, nêutrons e outros). Já o lépton mais conhecido é o elétron que responde pela união de átomos para a formação de moléculas. As antipartículas têm suas cargas elétricas opostas às partículas correspondentes. Quando partículas e antipartículas colidem suas massas são transformadas em energia. Do mesmo modo, quando partículas colidem com outras, antipartículas são produzidas. As antipartículas são produzidas tanto em colisões realizadas em aceleradores de partículas quanto em chuveiros de partículas produzidos por raios cósmicos.

A Tabela Periódica dos elementos padrão é organizada de acordo com o número de prótons, que determinam as propriedades de cada elemento químico. Físicos usam uma mais complexa, o gráfico tridimensional para também transmitir informações sobre o número de nêutrons, o que pode mudar em diferentes isótopos do mesmo elemento, e um número quântico conhecido como “estranheza”, que depende da presença de quarks estranhos. Núcleos contendo um ou mais quarks estranhos são chamados hypernúcleos.


Para toda a matéria comum, sem quarks estranhos, o valor de estranhamento é zero e o gráfico é plano. Os hypernúcleos aparecem acima do plano do gráfico. A nova descoberta da antimatéria estranha com um quark antiestranho (um antihipernúcleo) marca a primeira entrada abaixo do plano.

O estudo da antihipernúcleos rende também um exemplo valioso de hypernúcleo normal, e tem implicações para a compreensão da estrutura das estrelas em colapso.

Os resultados também abrem caminho para explorar as violações de simetrias fundamentais entre matéria e antimatéria que ocorreram no início do universo, tornando possível a própria existência do nosso mundo.
Breves colisões no RHIC reproduzem condições que existiram poucos microssegundos após o Big Bang há 13,7 bilhões de anos. Em ambas as colisões de núcleo-núcleo, no RHIC e no Big Bang, os quarks e os antiquarks surgem com igual abundância. No RHIC, a colisão entre os fragmentos que sobrevivem ao estado final, matéria e antimatéria são ainda igualmente abundantes, mesmo no caso de antinúcleos relativamente complexos e seus pares de matérias normais caracterizados no presente estudo.

Se as quantidades de matéria e antimatéria produzidas em laboratório são simétricas, porque a antimatéria parece ser praticamente inexistente no Universo atual?

O físico Brookhaven Zhangbu Xu, um  dos principais autores do estudo, responde que o predomínio da matéria sobre a antimatéria continua a ser um dos principais problemas não solucionados da física. Mas, há agora boas perspectivas para futuras medidas de antimatéria no RHIC para resolver este problema fundamental.

O físico teórico Horst Stoecker acredita que a descoberta além de poder ter conseqüências sem precedentes para a nossa visão do mundo, abre uma porta para novas dimensões na tabela nuclear – uma ideia impossível há alguns anos atrás. Também o professor de física do Massachusetts Institute of Technology MIT, Bernd Surrow, acrescenta que a descoberta pode ajudar a elucidar os modelos de estrelas de nêutrons e torna a exploração, das assimetrias fundamentais no início do Universo, acessível.

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