A anti-matéria

Armazenar a anti-matéria (informação do CERN)

Nobel Prizes (2) - Paul Dirac e Carl Anderson

Em 1931 , o físico Paul Dirac deu a hipótese de que a cada partícula de matéria corresponde uma partícula de antimatéria. No ano seguinte, Carl Anderson , confirmou a existência da antimatéria , com a descoberta do positrão . No entanto , a antimatéria é rara. Hoje, tudo o que percebemos , a partir da menor forma de vida na Terra até às estrelas mais massivas , é composto quase inteiramente de matéria. Logo após o Big Bang , a maioria da antimatéria desapareceu , deixando para trás uma pequena porção do material que é o universo em que vivemos hoje.

Os astrónomos procuram antimatéria no espaço, mas a antimatéria é difícil de encontrar na Terra.  Mas, como a presença de matéria comum e anti-matéria na nossa Terra resultariam na aniquilação de ambos, com grande libertação de energia , o seu armazenamento não é fácil.

Fabricar o anti-hidrogénio

O átomo simples, hidrogénio, tem um átomo de antimatéria equivalente, o anti-hidrogénio, sem carga, constituída por um positrão (carregado positivamente), associada com um anti-protão (carregada negativamente).

Em 1995, os físicos do CERN anunciaram que tinham conseguido fazer os primeiros átomos de anti-hidrogénio. Estes anti-partículas eram altamente energéticas, aceleradas a uma velocidade próxima da velocidade da luz e em seguida aniquiladas em contacto com a matéria comum depois de um intervalo de cerca de 40 bilionésimas de segundo. A produção bem sucedida de anti-hidrogênio foi um grande avanço, mas eram átomos muito energéticos (muito "quente"), tornando-os muito difíceis de estudar.

Para entender melhor os átomos de antimatéria , os físicos do CERN precisam ter mais tempo para interagir com eles. É por isso que têm desenvolvido técnicas para capturar e prender anti-hidrogênio por períodos mais longos . O Decelerator Anti-protão instalado no CERN, na década de 1990 começou a produzir anti-protões com energia mais baixa , menos problemático para as experiências de antimatéria como Atena, ATRAP e ALPHA .

Nessas experências , os campos elétricos e magnéticos mantiveram positrões e anti-protões separados em um vácuo quase perfeito , para os destacar da matéria ordinária . Os anti-protões passam por um gás de eletrões muito denso , para os separar ainda mais.

Quando a energia é suficiente baixa, os físicos ALPHA usam o potencial elétrico para empurrar os antiprótons em uma nuvem de pósitrons mantidos em um vácuo. Os dois tipos de anti-partículas carregadas combinam para baixo átomos de anti-hidrogênio de energia . Como os átomos de anti-hidrogênio não têm carga elétrica , o campo elétrico não pode mais manter-se. Dois magneto supercondutor produz um forte campo magnético que tira proveito das propriedades magnéticas do antihydogène é, portanto, utilizada. Se os átomos de anti-hidrogênio tem um baixo consumo de energia suficiente, eles podem ficar nesta " garrafa " magnética por um longo tempo.


Atualmente, a única maneira de saber se ele realmente foi preso antimatéria é deixá-lo aniquilar com a matéria. Quando os ímans são desligados, os átomos de anti-hidrogênio escapar da armadilha e aniquilar rapidamente com as paredes da armadilha. Detectores de silício gravar a liberação de energia, para estabelecer a posição exata do anti-átomo quando é aniquilada. Só então é que os físicos podem ter certeza que eles presos anti-hidrogênio.

Armadilhar a anti-matéria no CERN

Em junho de 2011, o experimento ALPHA anunciou que tinha conseguido aprisionamento de átomos de antimatéria por mais de 16 minutos. Em escala atômica, é uma vida muito longa - tempo suficiente para que você começa a estudar em detalhe as propriedades desses anti-átomos. Para comparações precisas entre hidrogênio e anti-hidrogênio, várias equipes estão esperando para começar a estudar as propriedades de anti-hidrogênio, inclusive se ele tem as mesmas linhas espectrais que o hidrogênio. Um dos experimentos, AEGIS, mesmo tentar medir o valor de g, a constante de átomos de anti-hidrogênio aceleração gravitacional.

Mais experimentos irá interceptar anti-hidrogênio por muito tempo, mais medidas serão precisos, permitindo que os físicos para melhor explorar os mistérios da antimatéria.

À procura da anti-matéria

The Big Bang deve ter criado a matéria ea antimatéria em quantidades iguais no universo. Então, por que não vemos mais a anti-matéria?

A assimetria entre matéria e anti~matéria

The Big Bang deve ter criado a matéria ea antimatéria em quantidades iguais no início do Universo . No entanto , hoje , o que percebemos , a partir da menor forma de vida na Terra para as estrelas mais massivas , é composto quase inteiramente de matéria. Comparativamente, não há muito para ver antimatéria. Alguma coisa tinha que fazer pender a balança . Um dos maiores desafios da física é determinar o que aconteceu com a antimatéria , ou, em outras palavras, por que há uma assimetria entre matéria e antimatéria .

Partículas de antimatéria tem a mesma massa que os seus homólogos da matéria , mas carregam uma carga oposta . Assim, o pósitron, antipartícula de carga positiva é o elétron de carga negativa . As partículas de matéria e antimatéria são sempre produzidas como um par, e quando eles entram em contato, elas se aniquilam mutuamente , deixando para trás apenas pura energia. Durante as primeiras frações de segundo após o Big Bang, o Universo e quente e denso estava agitada : os pares partícula - antipartícula eram constantemente aparecem e desaparecem .

Se a matéria e antimatéria foram criadas e destruídas em conjunto , parece que o universo deve conter nada mais que a energia residual. No entanto, uma pequena parte do material - cerca de uma partícula em um bilhão - conseguiu sobreviver . É esse material que nós vemos hoje . Nas últimas décadas, os físicos aprenderam com as experiências de física de partículas , as leis da natureza não se aplicam igualmente a matéria e antimatéria . Eles gostariam de saber o porquê.

Os pesquisadores descobriram que as partículas espontaneamente se transformam em suas antipartículas ( disse que estão a oscilar ) vários milhões de vezes por segundo antes de decair . Um elemento desconhecido envolvidos neste processo no início do universo poderia ter feito essas partículas se desintegram oscilação geralmente sob a forma de matéria na forma de antimatéria.

Vamos correr como um top de uma moeda sobre uma mesa. A sala tem a capacidade de cair face lateral ou caudas , mas você não pode determinar quem enfrentará semelhante ao fim até que seja realmente resolvido. A probabilidade de que a moeda cai caudas , ou da face lateral , é de 50 %. Então, se nós viramos peças suficientes exatamente da mesma maneira , metade vai cair no próximo pilha e caudas meia . Do mesmo modo , a metade das partículas oscilam no universo precoce deve ter desintegrado na forma de matéria, e a outra metade na forma de anti-matéria.

Mas o que se fazer rolo em cima da mesa uma bola especial capaz de cair todo o lado voltado para os quartos , o sistema será interrompido . Haverá mais de que o lado voltado para o lado da bateria . Do mesmo modo , os cientistas acreditam que um mecanismo desconhecido interferiu com a oscilação de partículas para provocar uma ligeira maioria deles a desintegrar-se como material .