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Antimatéria não é feita apenas de antipartículas, entenda

Cientistas recentemente descobriram que a antimatéria não é feita apenas de antipartículas. Ela também é composta de ondas. Agora, sabemos que isso também se aplica a nível de uma única partícula de antimatéria. Físicos há muito sabem que basicamente tudo – luz e outras formas de energia, bem como os átomos de nosso corpo – existe na forma de partículas e ondas. Um conceito conhecido como dualidade onda-partícula.

Esse conceito já foi visto na prática em diversos experimentos. Porém, no caso das partículas antimatéria, que são idênticas às suas parceiras de matéria, exceto pela carga e rotação opostas, são bem mais complicadas de serem experimentadas. Esses “gêmeos” da matéria costumam surgir em massivos aceleradores de partículas.

O experimento

A novidade é que físicos conseguiram mostrá-las a nível de um único pósitron – gêmeo antimatéria do elétron – que a antimatéria é feita de partículas e ondas. Os cientistas, para mostrar que os pósitrons se comportavam de maneira dual, realizaram uma versão moderna e mais complexa do famoso “experimento de dupla fenda”. Este experimento, em 1927, mostrou pela primeira vez que os elétrons são partículas e ondas.

No experimento original, foi disparado uma corrente de elétrons através de uma folha com duas fendas, com um detector do outro lado. Caso os elétrons fossem apenas partículas, formariam um padrão de duas linhas brilhantes. Porém, eles agiam como ondas, difratando como a luz, formando um padrão de muitas linhas alternadas. Quando duas ondas se sobrepõem, mas estão deslocadas uma em relação à outra, picos e vales se cancelam ou se somam. Criando um padrão distinto conhecido como interferência. Esse tipo de experimento é chamado de interferometria.

Já em 1976, pesquisadores descobriram como demonstrar o mesmo efeito com um elétron de cada vez. Provando que até mesmo elétrons únicos são ondas e que elas podem “interferir” umas nas outras. Desde la, foi demonstrado que, quando se reflete os pósitrons de uma superfície reflexiva, eles se comportam como ondas. No entanto, até agora, eles nunca haviam realizado um experimento que mostrasse pósitrons únicos com natureza ondulatória.

Portas abertas

Esse tipo de experimento oferece aos físicos a oportunidade de estudar o comportamento da antimatéria em um nível muito profundo, nunca antes alcançado. O estudo foi publicado na revista científica Science Advances. Para que tudo funcionasse perfeitamente, uma equipe de físicos italianos e suíços descobriu como gerar um feixe de pósitrons de baixa energia. Assim, ele poderia ser usado na primeira versão antimatéria do experimento de dupla fenda.

Quando os cientistas direcionavam os pósitrons por uma série mais complexa de múltiplas fendas, os pósitrons chegavam ao detector em um padrão que esperamos das ondas, não partículas individuais. “Nossa observação (…) prova a origem quântica do pósitron e, portanto, a natureza ondulatória dos pósitrons”, disse Paola Scampoli, física do Politécnico de Milão e coautora do artigo.

Estas descobertas, segundo os autores do estudo, abrem portas para um novo tipo de experimento de interferometria. Agora, os físicos esperam conseguir responder perguntas sobre a natureza ondulatória de matérias mais complexas. Com isso, tentar investigar a natureza da gravidade em escalas menores.

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