Um estudo publicado na revista Nature na última quarta-feira (5) diz que a matéria e a antimatéria se comportam da mesma forma sob influência da gravidade – o que intriga os cientistas, que ficam sem saber o que os diferencia entre si além da carga elétrica oposta.

Matéria e antimatéria surgiram com o Big Bang, cada uma com carga elétrica inversa de seu par correspondente. Imagem: Luis G. Vergara – Shutterstock

Ambas surgiram na ocasião do Big Bang, sendo a antimatéria praticamente um espelho da matéria normal — exatamente igual, com carga elétrica inversa. Para cada próton, deve haver um antipróton, para cada elétron um antielétron, que também é conhecido como um pósitron.

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Quando a antimatéria encontra a matéria, os dois aniquilam um ao outro, e esse processo libera energia. Pelo menos, é o que experimentos em aceleradores de partículas de ponta indicam. Em teoria, deve haver quantidades iguais de antimatéria e matéria no universo, cancelando uns aos outros, levando à existência de… nada.

Há mais matéria do que antimatéria no universo

No entanto, o que temos na verdade é um universo feito de matéria com muito pouca antimatéria. E é isso que intriga os cientistas, que vêm buscando aprender mais sobre o irmão desaparecido da matéria para entender por que esta última sobreviveu e a antimatéria não, o que acabou levando à nossa existência. 

Um experimento recente feito pela Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear (conhecida por sua sigla francesa, CERN), na Suíça, sugere que as interações da matéria e da antimatéria com a gravidade, a força fundamental que rege muitos processos no universo, não são o que as diferencia.

Ao longo de 18 meses, foram realizados testes na fábrica de antimatéria do CERN (sim, isso existe), por meio dos quais os cientistas descobriram que partículas de matéria e antimatéria responderam à gravidade da mesma forma, com uma precisão de 97%.

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Para isso, eles usaram um dispositivo chamado armadilha penning, que recebeu esse nome em homenagem ao físico holandês Frans Penning. Esse dispositivo pode armazenar partículas carregadas em um campo magnético, fazendo-as circular com uma frequência que corresponde à força do campo magnético e à relação carga-massa da partícula.

Os pesquisadores inseriram antiprotons e íons de hidrogênio carregados negativamente (como um substituto para prótons) no dispositivo e mediram como eles circulavam. Segundo os cientistas, o experimento forneceu resultados quatro vezes mais precisos do que o alcançado anteriormente.

Como o experimento foi realizado na Terra, as partículas estavam sob a influência da gravidade do planeta. “Se as interações das partículas e antipartículas com a gravidade fossem diferentes, as medidas teriam produzido resultados diferentes”, afirmaram os pesquisadores.

“A precisão da interação gravitacional obtida neste estudo é comparável ao objetivo de precisão da interação gravitacional entre antimatéria e matéria que outros grupos de pesquisa planejam medir usando átomos de anti-hidrogênio em queda livre”, disse Stefan Ulmer, físico do instituto de pesquisa japonês RIKEN, que supervisionou o experimento do CERN. “Se os resultados do nosso estudo diferem dos resultados dos outros grupos, isso pode levar ao surgimento de uma física completamente nova”.

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