Uma simetria fundamental é testada usando o anti-hidrogênio

Em 1928, um físico britânico chamado Paul Dirac publicou um artigo contendo o que ficaria conhecido como a equação de Dirac; ou, como ele preferia chamar, a equação do elétron. Nessa equação estava contido uma ideia fundamental da natureza: a antimatéria. Inicialmente desacreditada, o anti-elétron, também conhecido como pósitron, foi descoberto experimentalmente quatro anos depois pelo físico estadunidense Carl Anderson. Desde então, uma outra pergunta tem intrigado os físicos: por que há mais matéria do que antimatéria no universo observável?

A quebra de uma simetria chamada CPT (Carga-Paridade-reversão Temporal) deveria ser a resposta para essa pergunta. Em princípio, tal simetria deveria ser preservada, porém a preservação dessa simetria leva a um universo onde matéria e antimatéria deveriam existir em igual proporção. Para que o universo contenha matéria em maior quantidade, é preciso que essa simetria tenha sido levemente quebrada em algum momento após o big-bang, onde deveria haver um pouco mais de matéria do que antimatéria.

Porém, um recente artigo publicado na revista Nature colocou ainda mais em dúvida a quebra da simetria CPT. Os cientistas da colaboração ALPHA estudaram o espectro (os níveis de energia) do anti-hidrogênio, um átomo similar ao hidrogênio, porém formado por antimatéria. Tal átomo é criado e manipulado em laboratório, o que permite seu estudo refinado. E foi medindo seus níveis de energia em um nível bastante preciso que os cientistas descobriram que eles são, até onde foi possível medir, exatamente iguais aos níveis de energia do hidrogênio comum.

Tal medição impõe limites ainda maiores para a quebra da simetria CPT; afinal, se ela for quebrável, deveríamos poder observar essa quebra em algum experimento. Até o presente momento, nenhum experimento envolvendo antimatéria apresentou qualquer indício de uma possível quebra de simetria em relação a suas correspondentes formas de matéria. Ainda que mais estudos sejam necessários, o motivo da predominância da matéria sobre a antimatéria no universo continua um dos maiores mistérios para os físicos.

por João Paulo Morais

Fotografia por Raphaël Biscaldi via Unsplash

Author: João Paulo Morais

Bacharel em Astronomia pela Universidade Federal do Rio de Janeiro. Mestre e doutor em física pela Universidade Federal da Paraíba, com estágio de doutoramento na Jacobs University, Bremen.

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