Antimatéria: como foi descoberta e algumas aplicações
Como mencionado no texto do Modelo Padrão, o Universo é constituído de partículas elementares, as quais são chamadas de matéria. Essas partículas se juntam e formam o Universo como o conhecemos. Esse era o pensamento aceito até 1928. Foi em 1928 que Paul Dirac conseguiu unir a Mecânica Quântica e a Teoria da Relatividade Especial, gerando uma equação, chamada de Equação de Dirac [1-3]. Essa equação descreve o movimento de partículas, por exemplo um elétron, em velocidades comparáveis com a velocidade da luz [1,2]. No entanto, a equação também funciona com uma partícula semelhante ao elétron, mas com carga positiva [1,3]. Dirac postulou a existência da antimatéria, sem nenhuma evidência experimental [1]. E cComo a equação de Dirac é aplicável para qualquer partícula subatômica que tenha o spin igual ao do elétron, então toda partícula de spin ½ tem uma antipartícula [2,4]. No ano de 1932, Carl Anderson realizava um estudo sobre raios cósmicos na câmara de bolhas, com isso foi descoberta uma partícula que possuía as mesmas propriedades do elétron, exceto a carga elétrica [4,5]. A partícula descoberta por Anderson recebe o nome de antielétron, ou pósitron, e foi a primeira partícula de antimatéria detectada, confirmando a previsão de Dirac [4,6]. Em 1933, Dirac ganhou o Prêmio Nobel por sua previsão [1,4]. Por algum tempo, cogitou-se a possibilidade de um “Universo” constituído de antimatéria, mas atualmente sabemos que ela é escassa [1,4]. Isso constitui um enigma na Física, pois, logo depois do Big Bang deveria haver a mesma quantidade de matéria e antimatéria, mas algum evento ocorreu, que fez com que atualmente exista mais matéria do que antimatéria [4,5]. Um fenômeno interessante acontece quando uma partícula de antimatéria encontra a partícula de matéria correspondente, elas se aniquilam liberando fótons de altas energias [3,4]. Além disso, em colisões de alta energia sempre é gerado, numa exata proporção, o mesmo número de partículas e suas respectivas antipartículas, exemplo disso é se um fóton de alta energia é “freado” numa colisão com um núcleo atômico pesado, então ocorre a criação de um par de elétron-pósitron [2,3]. As principais dificuldades enfrentadas no estudo da antimatéria é que ela é rara e tem um curto período de vida, devido ao fenômeno da aniquilação, anteriormente mencionado [3]. Uma solução para o problema da escassez é produzir as partículas de antimatéria, mas isso tem um custo energético extremamente alto, além de não ser muito eficaz [4,6]. Mas por que há investimentos nesses estudos? Uma das principais causas é a quantidade de energia gerada no processo de aniquilação [3, 6]. Ao se aniquilar 1 grama de antimatéria com 1 grama de matéria, é produzido em torno de 50 GWh (Gigawatts hora), que conseguiria manter acesa uma lâmpada de 100 W por 57.000 anos [3]. Além disso, pode ser usado para fins médicos no exame PET scan (Positron Emission Tomography), onde se utiliza pósitrons para diagnosticar e acompanhar diversas categorias de tumores cancerígenos [6]. Outra possibilidade de aplicação seria em missões espaciais, o que reduziria significativamente os custos delas, pois permitiria uma redução no consumo de combustível e viria a propiciar explorações mais distantes e mais longas [4]. Para haver desenvolvimento tecnológico, deve existir investimento e, mesmo assim, é um trabalho lento, mas sempre conduz ao avanço. Autor: Leonardo de Rocco. Referências: [1] HIGHFIELD, R.. How Dirac Predicted Antimatter. Disponível em: https://www.newscientist.com/article/dn17111-how-dirac-predicted-antimatter/. Acessado em: 19/08/2021. [2] BEDIAGA, I.. A Antimatéria e o Universo. Disponível em: https://cienciahoje.org.br/artigo/a-antimateria-e-o-universo/. Acessado em: 19/08/2021. [3] Desconhecido. Antimatéria. Disponível em: https://portal.if.usp.br/fnc/pt-br/p%C3%A1gina-de-livro/antimat%C3%A9ria. Acessado em: 19/08/2021. [4] SOUZA, M.. O que é antimatéria?. Disponível em: https://www.uol.com.br/tilt/noticias/redacao/2021/05/10/o-que-e-antimateria-e-por-que-e-o-material-mais-caro-do-mundo.htm. Acessado em: 20/08/2021. [5] NOGUEIRA, S.. Antimatéria. Disponível em: https://super.abril.com.br/ciencia/antimateria/. Acessado em: 19/08/2021. [6] SANT’ANA, T.. O que é antimatéria?. Disponível em: https://super.abril.com.br/mundo-estranho/o-que-e-antimateria/. Acessado em: 20/08/2021.
