Pela primeira vez, os cientistas realizaram um experimento icônico de física com um pósitron - a contraparte da antimatéria de um elétron, uma das partículas fundamentais.
Não só obtiveram resultados realmente interessantes, mas essa conquista pode se tornar o primeiro passo para descobertas potencialmente revolucionárias.
O experimento - uma versão de antimatéria do famoso arranjo de dupla fenda - foi realizado por pesquisadores da Suíça e da Itália, a fim de lançar as bases para uma nova linha de experimentos super-sensíveis que podem ajudar a resolver um mistério sobre os dois domínios do Universo. importam.
Nosso dia-a-dia é dominado por uma forma, que simplesmente chamamos de matéria. Mas cada membro da grande biblioteca de partículas fundamentais possui um gêmeo de antimatéria que compartilha a maioria de suas características, além de uma carga invertida e algumas outras inversões quânticas.
Junte os dois tipos de matéria e eles desaparecem em uma nuvem de energia, o que levanta algumas questões interessantes. Se estamos cercados por um tipo de matéria, isso significa que existe mais do que antimatéria? E se sim, o que torna cada um tão especial?
Até agora, nossas melhores tentativas de encontrar respostas falharam em fornecer a menor pista. Os dois domínios da matéria ainda são, para todos os propósitos significativos, idênticos.
De acordo com o Modelo Padrão de física de partículas, a antimatéria também deve obedecer às leis da gravidade exatamente da mesma maneira que a matéria normal. Um punhado de tentativas experimentais para comparar os dois tipos de matéria de volta à teoria.
Isso não impede que os físicos encontrem novas maneiras de procurar brechas e ressalvas. Não quando a existência do universo está em jogo! Mesmo uma diferença sutil em como a gravidade afeta a antimatéria pode ser a grande oportunidade de que precisamos. Mas a gravidade é uma força incrivelmente fraca para investigar.
O que nos leva a um dos experimentos mais clássicos em toda a física, o que os físicos já alcançaram com uma partícula de antimatéria. Envolve duas fendas, uma partícula e um mundo inteiro de dor mental.
Nós estamos testando como a luz brilha através de janelas finas cortadas em telas por séculos. Há duzentos anos, um físico chamado Thomas Young acrescentou uma segunda janela paralela à primeira e demonstrou que o padrão ondulado da luz projetada na parede atrás das fendas era um sinal de que a luz era composta de ondas que interferiam umas nas outras.
Avançando um século e meio, quando outro grande nome da física, Richard Feynman, considerou o experimento da dupla fenda de Young à luz do que já havia sido descoberto sobre a matéria.
Partículas como elétrons existem como ondas de possibilidade até serem medidas e conferidas com propriedades, incluindo uma posição exata. Então, se ninguém mede um elétron, ele pode passar pelas duas fendas como uma onda, se separar e se reformar para interferir, como a luz?
Por mais absurdo que pareça, é exatamente isso que acontece.
Enquanto várias experiências usando fluxos de elétrons foram realizadas nas décadas seguintes ao experimento mental de Feynman, foi apenas em 1989 que os pesquisadores japoneses da Hitachi conseguiram disparar elétrons solitários em uma tela, um por um.
Desde então, a mesma estranheza quântica foi mostrada para todos os tipos de partículas grossas, incluindo moléculas inteiras . Todos eles mostram que pedaços discretos de matéria, não importa quão grandes sejam, têm comportamentos semelhantes a ondas.
A antimatéria é uma outra história. Não é o material mais fácil do Universo para entrar em contato, então, enquanto em teoria ele também deveria agir como uma onda, nunca foi observado fazer isso.
Para realizar o experimento, os pesquisadores usaram uma instalação na Itália chamada Laboratório de Nanoestrutura Epitaxia e Spintrônica em Silício, ou L-NESS .
Os pósitrons - elétrons com uma carga positiva ao invés de um negativo - foram filtrados de um material radioativo em decomposição e transmitidos através de um setup de dois passos chamado interferômetro Talbot-Lau .
Esta é uma forma um pouco mais complexa de uma grade de dupla fenda mais tela, mas equivale à mesma coisa no final.
Após 200 horas de brilho de pósitrons, os físicos analisaram o padrão ondulado para mostrar que os pósitrons individuais agem como ondas quando ninguém está olhando, como a matéria normal.
No momento, é uma prova de conceito e não uma prova definitiva que pode ser usada para comparar matéria e antimatéria. Mas é um passo empolgante para um novo capítulo na pesquisa de antimatéria. Se os pósitrons experimentarem até mesmo a mais ínfima diferença na atração suave da gravidade, precisaremos de algumas ferramentas bastante sensíveis para encontrá-lo.
Um teste como este não será garantido para detectar tais anomalias, mas poderia levar a tipos de experimentos ultra-sensíveis que precisamos quebrar essa porca dura. Padrões de interferência são o que usamos para detectar a menor oscilação causada por ondas gravitacionais , por exemplo.
O próximo passo é coletar mais dados que podem ajudar a explicar por que há algo em vez de nada. Espero que isso não esteja muito longe - estamos loucos para descobrir por que estamos aqui.
O estudo foi publicado na Science .
Uma versão deste artigo descrevendo esta pesquisa antes da revisão por pares foi publicada pela primeira vez em setembro de 2018.
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