Os físicos fizeram as primeiras medições precisas das propriedades do anti-hidrogênio – um átomo que consiste em um anti-próton e pósitron.
As observações correspondem às de um átomo de hidrogênio comum. Embora fosse o que os teóricos previam, deixa inexplicável um dos maiores mistérios da física, que estaríamos no caminho de resolver se os resultados fossem diferentes.
Em muitos aspectos, a antimatéria é como uma imagem espelhada da matéria, com a mesma massa, mas cargas elétricas opostas e alguns outros aspectos fundamentais, um recurso conhecido como simetria.
Estudamos a antimatéria produzida em aceleradores de partículas e pelos raios cósmicos, mas como uma partícula de antimatéria se aniquila ao encontrar matéria, elas geralmente não duram muito, então as medidas de como as diferentes partículas de antimatéria interagem umas com as outras são escassas.
O professor Jeffrey Hangst, da Universidade de Aarhus, e colegas começaram a tratar disso, observando a radiação liberada quando um pósitron no anti-hidrogênio altera os níveis de energia.
Na natureza, eles relatam que os níveis de energia estão dentro de 2% daqueles em hidrogênio, se houver alguma diferença.
As medições abrangem o que é conhecido como deslocamento de Lamb, uma diferença nos níveis de energia de dois estados de elétrons excitados, que antes eram idênticos. A descoberta da mudança de Lamb em 1947 inspirou o desenvolvimento da eletrodinâmica quântica.
Uma das coisas mais difíceis de explicar sobre o universo é por que há tanta matéria e tão pouca antimatéria. Modelos do Big Bang sugerem que quantidades iguais de cada um deveriam ter sido criadas, deixando a questão óbvia de onde foi toda a antimatéria.
Os físicos acreditam que a quase ausência de antimatéria hoje indica que a simetria não pode ser perfeita – de alguma forma ainda não entendemos por que as propriedades da antimatéria não refletem exatamente as da matéria.
Esperava-se que o estudo das transições entre os níveis de energia de um próton pudesse dar uma dica desses desvios.
Um universo com quantidades iguais de matéria e antimatéria não seria um lugar seguro para se ter um planeta, se alguém pudesse se formar enquanto constantemente ameaçado pela aniquilação.
Os cientistas, no entanto, acham que “é necessário para a vida” uma explicação muito insatisfatória do porquê do universo ter a composição que possui. Até agora, no entanto, não encontramos nada melhor.
Os métodos de Hangst demonstram as dificuldades de trabalhar com a antimatéria acima da escala subatômica.
Para produzir apenas 20 anti-hidrogênios para estudar, ele teve que capturar 90.000 anti-prótons a temperaturas inferiores a 1 Kelvin e desviar 3 milhões de pósitrons.
Os produtos foram então energizados com 72.000 pulsos de laser em 12 frequências diferentes antes de serem autorizados a escapar para se aniquilar, colidindo com a matéria circundante.
Contando as partículas emitidas nos eventos de aniquilação para cada frequência de laser diferente, Hangst deduziu o tamanho das transições de energia da antimatéria.
Três anos atrás, a equipe de Hangst foi a primeira a observar o espectro de luz do anti-hidrogênio. [IFLSCIENCE], [Física].