Matéria e antimatéria podem ser criadas do nada

Matéria e antimatéria podem ser criadas do nada
Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/12/2010


"A questão básica do que é o vácuo, o que não é o nada, vai além da ciência." [Imagem: iStockphoto/Evgeny Kuklev/Umich]

Sob as condições adequadas - que incluem um feixe de laser de ultra-alta intensidade e um acelerador de partículas de dois quilômetros de extensão - pode ser possível criar algo do nada.

É o que garante Igor Sokolov e seus colegas da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos.

O grupo desenvolveu novas equações que descrevem como um feixe de elétrons de alta energia, combinado com um intenso pulso de laser, pode rasgar o vácuo, liberando seus componentes fundamentais de matéria e antimatéria, e desencadear uma cascata de eventos que gera pares adicionais detectáveis de partículas e antipartículas.

Criar matéria do nada

Não é a primeira vez que cientistas afirmam que um super laser pode criar matéria do nada. De um nada que não é exatamente ausência de tudo, mas uma sopa fervilhante de ondas e campos de todos os tipos, onde partículas virtuais surgem e desaparecem o tempo todo.

Em 2008, um artigo publicado na revista Science descreveu como a matéria se origina de flutuações do vácuo quântico.

"Agora nós pudemos calcular como, a partir de um único elétron, podem ser produzidas várias centenas de partículas. Acreditamos que isso acontece na natureza, perto de pulsares e estrelas de nêutrons," afirma Igor Sokolov, um dos autores do estudo.

Foi um grupo de brasileiros que demonstrou recentemente que uma estrela de nêutrons pode acordar o vácuo quântico.

O que é o nada?

Na base de todos estes trabalhos está a idéia de que o vácuo quântico não é exatamente o nada.

"É melhor dizer, acompanhando o físico teórico Paul Dirac, que um vácuo, ou um nada, é a combinação de matéria e antimatéria - partículas e antipartículas. Sua densidade é tremenda, mas não podemos perceber nada delas porque seus efeitos observáveis anulam-se completamente," disse Sokolov.

Em condições normais, matéria e antimatéria destroem-se mutuamente assim que entram em contato uma com a outra, emitindo raios gama, que já se imaginou aproveitar para construir um laser de raios gama.

"Mas sob um forte campo eletromagnético, este aniquilamento, que tipicamente funciona como um ralo de escoamento, pode ser a fonte de novas partículas," explica John Nees, coautor do estudo. "No curso da aniquilação, surgem fótons gama, que podem produzir elétrons e pósitrons adicionais."

Um fóton gama é uma partícula de luz de alta energia. Um pósitron é um anti-elétron, uma partícula gêmea do elétron, com as mesmas propriedades, mas com carga positiva.

Reação em cadeia

Os que os cientistas calculam é que os fótons de raios gama produzirão uma reação em cadeia que poderá gerar partículas de matéria e antimatéria detectáveis.

Em um experimento, preveem eles, um campo de laser forte o suficiente irá gerar mais partículas do que as injetadas por meio de um acelerador de partículas.

No momento, não existe nenhum laboratório que tenha todas as condições necessárias - um super laser e um acelerador de partículas - para testar a teoria.

Mas, para Sokolov, o tema já é fascinante o suficiente do ponto de vista filosófico.

"A questão básica do que é o vácuo, o que não é o nada, vai além da ciência," afirma ele. "Ela está profundamente incorporada não apenas nos fundamentos da física teórica, mas também da nossa percepção filosófica de tudo - da realidade, da vida, e até mesmo da questão religiosa sobre se o mundo poderia ter vindo do nada."

Recentemente, físicos do LHC conseguiram capturar antimatéria pela primeira vez - veja também CERN dá mais um passo no estudo da antimatéria.

Nota: O homem permanece no meio do caminho entre a incompreensão do macrocosmos e a do microcosmos. A física quântica é notoriamente fantástica, e com as recentes ponderações sobre o surgimento da matéria a partir do vácuo temos ficado maravilhados com quão longo é o caminho que precisamos percorrer para arranharmos a compreensão do Universo. Para que a (anti)matéria surja do "nada" é necessária uma grande quantidade de energia, ou em outras palavras, poder. Dizer que Deus criou a matéria a partir do nada deixou de ser uma impossibilidade física. Realmente, as implicações filosóficas são imensas.

Astrônomos tentam explicar planetas extrassolares com órbita retrógrada

Inovação Tecnológica

Órbitas retrógradas

Há pouco mais de um ano, astrônomos descobriramexoplanetas com órbitas retrógradas, ou seja, que giram na direção contrária à rotação de suas estrelas.

Isso veio contrariar frontalmente a teoria corrente de formação estelar e planetária, que propõe que os planetas se formam a partir do disco de poeira do qual a própria estrela se formou - logo, os planetas deveriam sempre girar na mesma direção da estrela.

"Esta é uma verdadeira bomba que estamos lançando sobre o campo dos exoplanetas," disse na época Amaury Triaud, um dos responsáveis pela descoberta.

"Maluquice estranha"

Agora, uma equipe coordenada pelo astrofísico Frederic A. Rasio, da Universidade Northwestern, nos Estados Unidos, elaborou o primeiro modelo que tenta explicar não apenas as órbitas retrógradas, mas também o fato de que aórbita de alguns exoplanetas é inclinada, ou seja, não forma um plano com o equador da estrela.

"Isso é realmente estranho, e é ainda mais estranho porque o planeta gira próximo demais da estrela", disse Rasio "Como pode um girar em uma direção e o outro girar exatamente ao contrário? É uma maluquice. Isso obviamente viola o nosso entendimento mais básico da formação dos planetas e estrelas."

Tentativas anteriores de explicar o fenômeno pela influência de outras estrelas - em sistemas binários e até ternários - não obtiveram sucesso.

Usando simulações em computador, Rasio e seus colegas acreditam ter encontrado uma explicação para essas "maluquices".

Mecânica orbital

A chave, segundo eles, está em perturbações gravitacionais produzidas por um planeta do mesmo sistema, mas muito mais distante.

"Uma vez que se tenha mais do que um planeta, esses planetas perturbam gravitacionalmente uns aos outros," disse Rasio. "Isso é interessante porque significa que a órbita em que foram formados não necessariamente será a órbita na qual eles vão ficar para sempre. Estas perturbações mútuas podem alterar as órbitas, como vemos nesses sistemas extra-solares".

A física que a equipe usou para resolver o problema é basicamente a mecânica orbital, o mesmo tipo de física que a NASA usa para calcular a órbita das sondas espaciais enviadas através do Sistema Solar.

"É a mesma física, mas ninguém havia percebido que ela poderia explicar os planetas do tipo Júpiter quente e as órbitas retrógradas," diz Rasio.

Modelo planetário

Em seu modelo, os pesquisadores supõem uma estrela semelhante ao Sol e um sistema com dois planetas.

O planeta mais interno é um gigante gasoso semelhante a Júpiter que, inicialmente, está longe da estrela, onde se acredita que planetas tipo Júpiter se formem.

O planeta exterior também é bastante grande e está mais distante da estrela do que o primeiro. Ele interage com o planeta interior, perturbando sua órbita, fazendo oscilar todo o sistema.

Os efeitos sobre o planeta mais interno são fracos, mas eles se acumulam ao longo de um período muito longo de tempo, resultando em duas mudanças significativas no sistema: o gigante gasoso interior se aproxima muito da estrela e sua órbita assume a direção oposta do giro da estrela.

Efeitos de maré

As mudanças ocorrem, de acordo com o modelo, porque as duas órbitas estão trocando momento angular, e o planeta interior perde energia através de fortes efeitos de maré.

O acoplamento gravitacional entre os dois planetas faz com que o planeta mais interno entre em uma órbita excêntrica, em forma de agulha.

Ele precisa perder uma grande quantidade de momento angular, o que ele faz por transferindo-o para o planeta exterior.

A órbita do planeta mais interno encolhe gradualmente porque a energia é dissipada através das marés, que o atraem para mais perto da estrela, transformando-o em um Júpiter quente.

"No processo, a órbita do planeta pode virar," dizem os cientistas. Isso significa que o planeta irá alterando gradualmente sua órbita, passando por uma órbita polar e, finalmente, assumir uma órbita retrógrada.

Validação do modelo

Para validar o modelo, novas observações astronômicas deverão encontrar planetas com amplas e variadas inclinações, ao longo de seu caminho para uma órbita invertida.

Além, é claro, dos necessários companheiros desses "planetas invertidos", os causadores da inversão de sua órbita.

A vantagem do novo modelo é que ele salva a teoria de formação planetária atual, uma vez que os planetas poderiam se formar do disco protoplanetário, girando no mesmo sentido da estrela e, só mais tarde, inverterem sua órbita.

Nota: As teorias de formação dos planetas estão passando por muitas dificuldades ultimamente. Cada vez mais "problemas" e menos certezas. Com o passar do tempo, os modelos tidos como sólidos para a formação do Universo têm sido postos em xeque pela observação. Não sou contra os modelos, precisamos deles e fazem parte do método científico. O que não podemos aceitar é que os modelos sejam tidos como a própria ciência, e ridicularizados aqueles que os questionam (como no paradigma evolucionista).