Quando opostos se encontram! Por que matéria e antimatéria acabam se aniquilando?

Um dos maiores mistérios do Universo é a falta de equilíbrio entre matéria e antimatéria. Durante o Big Bang, a criação deveria ser em quantidades iguais das duas, mas não é isso que vemos hoje.

No espaço, a matéria parece ultrapassar a quantidade de antimatéria. Por isso acabamos vendo mais matéria criada a partir de matéria, e quase nada criado a partir de antimatéria.

A antimatéria é um tipo de matéria composta por antipartículas que podem ser equivalentes às partículas como as conhecemos. Cada antipartícula tem a mesma massa e o mesmo spin da partícula correspondente, sendo a principal diferença a carga.

Enquanto um elétron tem carga negativa, um antielétron chamado pósitron tem carga positiva. O mesmo acontece com prótons e antiprótons, que possuem cargas opostas.

O interessante sobre a antimatéria é que quando uma antipartícula e uma partícula colidem, pode ocorrer um processo chamado aniquilação.

Durante este processo, estes dois componentes irão aniquilar-se, criando outras partículas, como fótons ou outras partículas com massa. Mas o que acontece durante este processo e como contribui para um dos maiores mistérios do Universo?

Antimatéria

Via PxHere

A antimatéria consiste em átomos compostos de antipartículas. As antipartículas se assemelham a partículas em quase todos os aspectos, exceto na carga.

Cada partícula possui uma antipartícula que difere apenas na carga, por exemplo, um elétron possui uma antipartícula chamada pósitron que é idêntica ao elétron em todos os aspectos, mas possui uma carga positiva.

O físico Paul Dirac foi um dos primeiros a introduzir o conceito de antimatéria de forma teórica usando a equação de Dirac para descrever o comportamento dos elétrons.

Como as antipartículas diferem apenas na carga, as interações conhecidas que governam a dinâmica das partículas também determinam as antipartículas.

Dessa forma, é possível que os átomos das antipartículas sejam formados da mesma forma que as partículas que constituem os átomos. Porém, um dos mistérios da Física é que a antimatéria não é facilmente encontrada na natureza como é hoje.

Destruição de matéria e antimatéria

Quando uma partícula e sua antipartícula se encontram, elas podem interagir e eventualmente se destruir. Este processo se chama aniquilação e explica como uma partícula e uma antipartícula podem se converter massa em energia.

A explicação da extinção segue a equação de Einstein chamada E = mc2, na qual massa e energia estão relacionadas.

Durante o processo de aniquilação, muitas vezes se produz fótons de alta energia, como os raios gama. É possível que partículas pesadas desenvolvam outras interações partícula-antipartícula.

No entanto, a forma como os dois componentes interagem depende da eficiência potencial e de fatores como o momento das partículas. Com elevada probabilidade de extinção tendo em conta as características.

Geração de antimatéria

Apesar da falta de simetria e da presença de matéria e antimatéria no Universo, ela se cria em outros fenômenos tanto natural quanto artificialmente.

No espaço, isso existe naturalmente em eventos energéticos, como supernovas ou quando os raios gama colidem com a matéria. Durante esses eventos energéticos, pares de matéria e antimatéria surgem.

A antimatéria também pode nascer na Terra por meio de experimentos com aceleradores de partículas. Quando os prótons se aceleram dentro de um acelerador e colidem com outras partículas, durante a colisão eles podem criar antimatéria. Normalmente pósitrons e antiprótons surgem durante esse processo em aceleradores.

Via Nu Sci

Mistério no Universo

Um dos maiores mistérios da Terra é a falta de simetria entre matéria e antimatéria, um mistério conhecido como assimetria bariônica.

Usando os modelos atuais, no Big Bang deveriam existir quantidades iguais de matéria e antimatéria. Mesmo assim, as nossas observações atuais e passadas do Universo mostram que as coisas estão avançando.

Isto leva à questão do que aconteceu à antimatéria durante a evolução do Universo e especialmente durante a sua infância. Até hoje, ainda não há uma explicação final para a assimetria bariônica.

Segundo ele, uma das ideias é a violação do equilíbrio de cargas, o que significa que as antipartículas podem se comportar de maneira diferente de suas partes. Mas mesmo assim, essa violação não é suficiente para explicar o desaparecimento de toda a antimatéria.

Uma hipótese muito curiosa

Muitos físicos estão estudando a questão do que acontece com a matéria e antimatéria e várias propostas de diversas teorias surgiram nas últimas décadas. Talvez o mais interessante seja que uma região do espaço será dominada pela matéria e a outra será dominada pela antimatéria. Desta vez, estamos no local onde tudo é feito de objetos.

No entanto, esta teoria sugere que devemos procurar zonas de aniquilação de matéria e antimatéria que produzam raios gama.

Até o momento, nenhum evento desse tipo foi observado, sugerindo que, se existir, está muito longe de nós. Outra hipótese é que existam apenas algumas antimatérias distantes e dispersas em todo o Universo.

Fonte: Tempo

Imagens: Nu Sci, PxHere