LUISA MASSARANI
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Cientistas anunciaram ontem em artigo publicado on-line pela revista científica britânica "Nature" (www.nature.com) a obtenção de antiátomos de hidrogênio com velocidades baixas ("frios") e em grandes quantidades. Foram produzidos pelo menos 50 mil átomos de anti-hidrogênio, o elemento mais simples no mundo da antimatéria, dotados de velocidades similares às dos átomos presentes na atmosfera.

O experimento foi realizado no Cern, a Organização Européia de Pesquisa Nuclear sediada na Suíça, e abre caminho para testar de uma forma mais rigorosa alguns dos pilares da física moderna.
A antimatéria é como uma imagem da matéria usual refletida no espelho. Cada partícula elementar tem sua correspondente de antimatéria com mesma massa e carga elétrica oposta. Quando se encontram, partícula e antipartícula se aniquilam, produzindo energia. Inversamente, a energia pode ser convertida em pares de matéria e de antimatéria.

O anti-hidrogênio tem um antielétron (ou pósitron) que orbita um núcleo com um antipróton, em contraste com o elétron e o próton do hidrogênio usual.

Os primeiros átomos de anti-hidrogênio haviam sido produzidos sete anos atrás, mas tinham velocidade quase igual à da luz e duravam poucos bilionésimos de segundo, antes de se destruírem em colisões. Isso era insuficiente para fazer medidas com eles.

O experimento Athena (Antihydrogen Apparatus) reuniu 39 cientistas de seis países e permitiu a produção de átomos de anti-hidrogênio que duram muito mais, na casa dos milissegundos.
"Estamos trabalhando para, no futuro, aprisionar os anti-hidrogênios em armadilhas magnéticas nas quais devem durar horas", afirma o cearense Claudio Lenz Cesar, 38, pesquisador do Instituto de Física da UFRJ (Universidade Federal do Rio de Janeiro), integrante da equipe do Cern ao lado do ítalo-brasileiro Alessandro Variola, do Instituto Nacional de Física Nuclear da Itália.

O anti-hidrogênio produzido deve permitir novas observações, que podem colocar em xeque o Modelo Padrão, até hoje a melhor descrição física das partículas elementares e suas interações.

O experimento do Athena começou em 2000, quando entrou em operação uma nova máquina para desacelerar antiprótons. Foi o início de uma disputa acirrada entre dois grupos de pesquisa internacionais, ambos no Cern.

De um lado, ficou o grupo Atrap (Antihydrogen Trap), liderado pelo norte-americano Gerald Gabrielse, da Universidade Harvard. De outro, o Athena. Gabrielse disse à Associated Press duvidar do resultado obtido pelos rivais. "Nossa longa experiência com esses experimentos difíceis ressalta que observar a aniquilação simultânea de pósitrons e antiprótons não assegura que anti-hidrogênio tenha sido realmente produzido."

Na avaliação de Lenz, vários fatores permitiram que o Athena chegasse na frente. "Nossa equipe desenvolveu técnicas de produzir e armazenar pósitrons mais eficientes que as do grupo rival. Conseguimos armazená-los em uma taxa 2.000 vezes maior."

Outra vantagem é a técnica de detecção desenvolvida pelo Athena. O anti-hidrogênio é detectado quando se aniquila em contato com a matéria. "Observamos que a aniquilação do antipróton e do pósitron ocorreu no mesmo local e no mesmo instante, significando que os dois chegaram juntos ali", afirma o brasileiro.

Os átomos de anti-hidrogênio são produzidos em uma armadilha eletromagnética, misturando pósitrons e antiprótons previamente resfriados. O anti-hidrogênio é detectado quando se aniquila em contato com a matéria.

O encontro do antipróton com um próton leva à destruição de ambos e à emissão de partículas chamadas píons. Os píons são então registrados num detector, produzindo uma imagem.

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Na opinião de Claudio Lenz Cesar, a obtenção do anti-hidrogênio com velocidades baixas é só o primeiro passo. "Mas ele é muito importante, porque era a maior incógnita de todo o experimento. Não sabíamos se funcionaria."
A próxima etapa será observar se o anti-hidrogênio se comporta como o hidrogênio. Segundo o Modelo Padrão, o átomo de anti-hidrogênio emite radiação idêntica à do hidrogênio. Caso contrário, a teoria terá de ser revista.
"De maneira geral, o modelo tem atendido às exigências da física, mas ainda não dá respostas a várias questões sobre as partículas elementares, como o valor de suas massas", diz Lenz.
O anti-hidrogênio permitirá ainda investigar a ação da gravidade sobre a antimatéria. Pelo princípio da equivalência de Einstein, a gravidade exerce a mesma ação em todos os corpos, independentemente de composição. Alguns pesquisadores suspeitam que a antimatéria pode responder à ação da gravidade de maneira diferenciada. Nas últimas décadas, têm surgido especulações sobre a existência da força de repulsão no domínio gravitacional.
Esperam-se também efeitos sobre a cosmologia. Afinal, um de seus grandes enigmas é a existência no Universo de mais matéria do que de antimatéria. "Supõe-se que, após o Big Bang, tenha-se formado um pouco mais de matéria que de antimatéria. Ela teria se aniquilado com a matéria, sobrando o excedente. Mas os números não batem", diz Lenz.
A elucidação desse mistério pode estar em uma pequena diferença no comportamento da antimatéria em relação ao da matéria, por exemplo nas frequências da radiação emitida pelo átomo de hidrogênio e por seu antiátomo.
Na próxima fase da pesquisa, será decisivo o papel de Lenz, um especialista na observação do comportamento do átomo de hidrogênio. Mas a realidade da pesquisa no Brasil tem dificultado a sua participação no Athena.
"Os grupos de pesquisa estão numa situação muito complicada no Brasil, por conta da falta de recursos", queixa-se Lenz. Até mesmo verbas do CNPq (Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico) já aprovadas não têm sido liberadas.
Segundo Lenz, o montante necessário para o Brasil prosseguir nas pesquisas é baixo, comparado aos custos globais, da ordem de US$ 10 milhões, bancados por outros países. O valor estimado é de US$ 100 mil por ano, para equipamentos e quatro viagens ao Cern.
O êxito do Athena ocorre no ano do centenário de nascimento de Paul Dirac (1902-1984), físico britânico que propôs a existência da antimatéria em 1931. (LM)