Cientistas descobrem o núcleo atômico de antimatéria mais pesado até hoje

Cientistas do Colisor Relativístico de Íons Pesados (RHIC) e da colaboração internacional STAR (Rastreador Solenoidal no RHIC) anunciaram a descoberta do maior núcleo de antimatéria já detectado até hoje. Considerado um marco na física de partículas, o achado pode fornecer algumas pistas sobre a assimetria entre matéria e antimatéria no universo. 

O "bombadão" da antimatéria foi chamado de anti-hiper-hidrogênio-4, e é composto por um antipróton, dois antinêutrons e um anti-hiperíon (um bárion que contém um quark esquisito). Os vestígios dessa partícula foram detectados por membros da STAR, usando um detector de partículas do tamanho de uma casa, entre "rastros" remanescentes de seis bilhões de colisões no RHIC. 

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Para o coautor do estudo Junlin Wu, é de conhecimento geral que, exceto por cargas opostas, antimatéria e matéria tem a mesma massa, vida útil antes de decair e mesmas interações. No entanto, pondera em um comunicado o estudante de pós-graduação da Universidade de Lanzhou, "por que nosso universo é dominado pela matéria ainda é uma questão da qual não sabemos a resposta completa".

A fuga da antimatéria

Publicado recentemente na revista Nature, o estudo explica que colisões nucleares de alta energia, como as realizadas no RHIC, "criam condições semelhantes ao Universo microssegundos após o Big Bang, com quantidades comparáveis de matéria e antimatéria". No entanto, uma grande parte da antimatéria consegue escapar da bola de fogo da zona inicial de colisão, sem se aniquilar. 

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Esse processo é fundamental para os experimentos do STAR, pois permite que os físicos consigam estudar propriedades da antimatéria e de partículas exóticas como o anti-hiper-hidrogênio-4, ainda que por um curtíssimo período. Embora digam que as antipartículas "escapam", elas ficam restritas ao colisor, e se aniquilam depois, ao encontrar matéria normal no detector, liberando um fóton de luz.

O trabalho consiste em lançar bilhões de íons pesados (núcleos atômicos sem elétrons) uns contra os outros, criando uma "sopa" de plasma, da qual emergem elementos parecidos com aqueles do início do nosso cosmos. Eles aparecem brevemente, se combinam e logo decaem.

Novo núcleo atômico desaparece como seu "colega" de antimatéria

Após "pescarem" trilhas reveladoras dos íons decaídos, os autores descobriram que tanto o hiper-hidrogênio-4 quanto seu correlato de antimatéria, o anti-hiper-hidrogênio-4, parecem desaparecer muito rapidamente, sem exibir uma diferença notável entre suas vidas breves.

Isso é uma boa notícia, diz a coautora do estudo, Emilie Duckworth, doutoranda da Universidade de Kent, no comunicado. "Se víssemos uma violação dessa simetria em particular, basicamente teríamos que jogar muito do que sabemos sobre física pela janela", conclui.

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O próximo passo dos físicos será medir a diferença de massa entre as partículas e as antipartículas. A expectativa é que isso posso nos ajudar a entender a chamada assimetria bariônica, que, ao provocar um desequilíbrio a favor da matéria, evitou que nosso Universo se transformasse em um "mar" de fótons de alta energia.

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