Descoberta revolucionária: detectando antimatéria em tempo real!

Descoberta revolucionária: detectando antimatéria em tempo real!

Pesquisadores do CERN fizeram progressos significativos na pesquisa de antimatéria usando fotossensores de smartphones para aniquilar a antimatéria em tempo real. Esta tecnologia inovadora, que foi desenvolvida para a cooperação internacional da AEgIS, vem de cientistas da Universidade Técnica de Munique (TUM). Com a ajuda destes novos dispositivos, a investigação detecta aniquilações de antiprótons com uma precisão impressionante de quase 0,6 micrómetros, melhorando os métodos anteriores por um factor de 35. Estes avanços são cruciais, uma vez que a colaboração AEgIS visa medir com precisão a queda livre do anti-hidrogénio no campo gravitacional da Terra, o que anteriormente só era possível com enormes desafios técnicos.

É gerado um jato horizontal de anti-hidrogênio, cuja distância de queda vertical é medida usando um defletômetro Moiré. Dr. Francesco Guatieri, líder do estudo, destaca a necessidade de um detector com alta resolução espacial. A implementação de 60 chips de smartphone no Optical Photon and Antimatter Imager (OPHANIM) é a chave para alcançar essa alta precisão. Anteriormente, as chapas fotográficas eram usadas como a única forma de medir com precisão, mas sem a capacidade de fazer medições em tempo real. A nova solução já passou em testes bem-sucedidos em antiprótons e agora está sendo aplicada ao anti-hidrogênio. Os resultados desta pesquisa foram publicados na revista Science Advances e marcam um passo crucial na pesquisa da antimatéria.

O básico da antimatéria

A antimatéria tem a mesma massa da matéria, mas tem carga elétrica e rotação opostas. De acordo com a teoria geral da relatividade de Einstein, a gravidade deveria afetar a matéria e a antimatéria de forma idêntica. No entanto, nenhuma medição direta da velocidade de queda da antimatéria foi realizada até agora porque a produção e captura de antimatéria estão associadas a dificuldades consideráveis. A colaboração AEgIS no Antiproton Decelerator (AD) do CERN publicou recentemente um artigo marcante na *Communications Physics* que descreve um marco na produção de anti-hidrogênio.

Novas técnicas desenvolvidas em 2018 permitiram a produção pulsada de átomos de anti-hidrogênio, permitindo o tempo preciso de sua formação. O porta-voz da AEgIS, Michael Doser, observou que esta é a primeira vez que a formação pulsada de anti-hidrogênio ocorre em momentos relevantes. O anti-hidrogênio é e tem sido produzido e estudado exclusivamente no CERN, tornando-o ideal para testar os efeitos da gravidade e as propriedades fundamentais da antimatéria.

Perspectivas futuras

Os primeiros relatórios de produção de anti-hidrogénio de baixa energia datam de 2002, graças às colaborações ATHENA e ATRAP. A colaboração ALPHA fez progressos na produção, manipulação e captura de maiores quantidades de anti-hidrogénio. AEgIS utilizou um processo de “troca de carga” acionado por um pulso de laser para gerar anti-hidrogênio, permitindo a determinação do tempo com uma incerteza de cerca de 100 ns. São necessárias outras etapas para medir a influência da gravidade na antimatéria, incluindo a formação de um jato pulsado, o aumento das quantidades de anti-hidrogênio e o resfriamento dos átomos.

Nos próximos anos, os experimentos ALPHA, AEgIS e GBAR planejam medir a velocidade de queda dos antiátomos com precisão de 1%. Estes projetos estão intimamente ligados ao novo síncrotron ELENA, que produz antiprótons de energia extremamente baixa. Embora os físicos acreditem que seja improvável que a antimatéria experimente uma atração gravitacional oposta à da matéria, medições precisas podem revelar diferenças sutis.