quinta-feira, 31 de março de 2011

Observada partícula rara no LHC

O acesso aos dados dos experimentos no LHC (Grande Colisor de Hádrons) do CERN (Centro Europeu para Pesquisas Nucleares), possibilitou a observação das raras partículas méson B por pesquisadores da Universidade de Siracusa.
simulação de colisão de partículas no LHCb
© CERN (simulação de colisão de partículas no LHCb)
Acredita-se que esta partícula, criada quando prótons se chocam entre si próximos à velocidade da luz, estava presente imediatamente depois do Big Bang. Os pesquisadores, liderados pelo físico Sheldon Stone, esperam encontrar a resposta para a questão sobre a relação da matéria e da antimatéria logo após o Big Bang e para o fato de encontrarmos hoje mais matéria no Universo. A matéria e a antimatéria existiam na mesma proporção logo após o evento que deu origem ao Universo.
A matéria é composta de átomos formados por cargas positivas chamadas prótons, cargas negativas chamadas elétrons e os nêutrons. Os prótons e os nêutrons, por sua vez, são constituídos por partículas menores conhecidas como quarks. Já a antimatéria é composta por antiprótons, pósitrons, antinêutrons e por consequência por antiquarks. Acredita-se que ambos deveriam ser regidos pelas leis da Física igualmente, mas não é isto que ocorre e os cientistas buscam a razão para isto.
A partículas méson B fazem parte de um subgrupo raro dos mésons compostos tanto por quark quanto antiquark. Estas partículas violam a chamada simetria CP (C de carga e P de paridade).
Como esta partícula era comum após o Big Bang e hoje é encontrado apenas em condições experimentais em aceleradores de partículas, como o LHC, e não na natureza, os cientistas acreditam que o seu papel na superação da matéria sobre a antimatéria no Universo tenha sido decisivo.
Fonte: Physics Letters B

quinta-feira, 24 de março de 2011

Criada a antimatéria mais pesada

Um grupo internacional de cientistas, com participação de brasileiros, criou uma nova forma de antimatéria que é a mais pesada já vista.
colisão de núcleos atômicos
© RHIC/STAR (colisão de núcleos atômicos)
Até então, a antimatéria mais complexa e mais pesada já criada era um híbrido de hélio e hidrogênio, um anti-hélio-3, com dois antiprótons e um antinêutron.
Agora foram criados núcleos de anti-hélio verdadeiro, contendo dois antiprótons e dois antinêutrons, ou anti-hélio-4.
O anti-hélio foi detectado no RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider -Colisor Relativístico de Íons Pesados), que fica localizado em Upton, no estado de Nova Iorque. O colisor é operado pela Colaboração STAR, que reúne 584 cientistas de 54 instituições de 12 países diferentes.
No ano passado, a equipe STAR anunciou a descoberta do anti-hipertríton, formado por um antipróton, um antinêutron e uma partícula instável chamada anti-lambda. O anti-hipertriton era então antipartícula mais pesada que se conhecia.
Mas os 18 núcleos de anti-hélio-4 observados agora bateram os recordes anteriores.
Anti-partículas têm carga elétrica oposta à das partículas de matéria ordinária - os antinêutrons, que são eletricamente neutros, são compostos de antiquarks que têm carga oposta à dos quarks normais.
As partículas de antimatéria aniquilam-se no contato com a matéria comum, emitindo um flash de raios gama, o que as torna notoriamente difíceis de encontrar e observar.
Mas isto vem mudando rapidamente. No ano passado cientistas conseguiram capturar a antimatéria pela primeira vez e, há poucas semanas, anunciaram o desenvolvimento de uma garrafa capaz de guardar antimatéria.
No RHIC, os cientistas colidem núcleos atômicos pesados, como chumbo e ouro, onde a energia é tão densa que podem ser criadas muitas novas partículas.
A imagem a seguir mostra a anti-tabela periódica, que também é conhecida como Quadro 3-D dos nuclídeos.
anti-tabela periódica
© RHIC/STAR (anti-tabela periódica)
A Tabela Periódica normal organiza os elementos de acordo com seu número atômico (Z), que determina as propriedades químicas de cada elemento. Os físicos também trabalham com o eixo N, que dá o número de nêutrons no núcleo de cada átomo.
O terceiro eixo representa a estranheza (S), que é zero para toda a matéria que ocorre naturalmente, mas pode ser não-zero no núcleo de estrelas colapsadas.
Os antinúcleos ficam na porção Z e N negativos, e o novo antinúcleo descoberto agora (mostrado em magenta na ilustração) estende a anti-tabela periódica para a região da antimatéria estranha.
O próximo anti-elemento dessa nascente anti-tabela periódica, o antilítio, poderia formar antimatéria sólida a temperatura ambiente, mas isso será algo muito mais difícil de fazer.
A equipe STAR calcula que o antilítio irá nascer de colisões com menos de um milionésimo da frequência de formação do anti-hélio-4 agora observado. Na prática, isso o coloca fora do alcance dos colisores de hoje, incluindo o LHC.
A obtenção do anti-hélio não responde por que é que o Universo não está repleto de antimatéria.
De fato, as teorias atuais afirmam que matéria e antimatéria foram criadas em quantidades iguais nos primeiros instantes do Universo, mas, por razões desconhecidas, a matéria prevaleceu.
Um observatório espacial, chamado AMS (Espectrômetro Magnético Alfa), que será levado para a Estação Espacial Internacional em Abril pelo ônibus espacial Endeavour, vai tentar minimizar esse problema.
Já se sabe que os antiprótons ocorrem naturalmente em pequenas quantidades entre as partículas de alta energia, os chamados raios cósmicos, que atingem a Terra.
O AMS irá procurar por antipartículas mais pesadas. Mas se o anti-hélio é produzido apenas raramente em colisões, como mostrado agora pelo RHIC, então o AMS não deverá detectar anti-hélios.
Se ele encontrar altos níveis de anti-hélio, isto poderia reforçar a teoria de que a antimatéria não foi destruída no início do Universo, mas simplesmente separada em uma parte diferente do espaço, onde não entra em contato com a matéria.
Fonte: New Scientist

quarta-feira, 16 de março de 2011

A primeira máquina do tempo do mundo?

O LHC (Large Hadron Collider), além de ser o maior experimento científico do mundo, pode se tornar também a primeira máquina capaz de fazer a matéria viajar de volta no tempo.
LHC
© LHC (panorâmica do colisor)
Os físicos Tom Weiler e Chui Man Ho da Universidade de Vanderbilt, nos Estados Unidos, acabam de propor a ideia em um artigo ainda não aceito para publicação.
"Nossa teoria é um tiro de longa distância," admite Weiler. "Mas ela não viola nenhuma lei da física e nem qualquer restrição experimental.
Um dos maiores objetivos do LHC é encontrar o bóson de Higgs, uma partícula hipotética que pode explicar porque partículas como os prótons, nêutrons e elétrons possuem massa.
Se o Grande Colisor de Hádrons realmente conseguir produzir essa que é chamada a "partícula de Deus", alguns físicos acreditam que ele irá criar também uma segunda partícula, o singleto de Higgs.
Segundo a proposta de Weiler e Ho, esses singletos teriam a capacidade de saltar para uma quinta dimensão, onde eles poderiam se mover para frente e para trás no tempo, retornando depois para nossa dimensão, mas reaparecendo no futuro ou no passado.
"Uma das coisas mais atrativas dessa abordagem da viagem no tempo é que ela evita todos os grandes paradoxos", diz Weiler.
Na verdade, a abordagem evita os passageiros mais problemáticos na viagem. Como somente partículas com características tão especiais poderiam viajar no tempo, ninguém poderia retornar ao passado e matar algum antecessor, eliminando a possibilidade da própria existência.
"Entretanto, se os cientistas puderem controlar a produção dos singletos de Higgs, eles poderão enviar mensagens para o passado ou para o futuro", propõe Weiler.
Web
© Vanderbilt (ilustração da teoria dos singletos viajantes no tempo)
A imagem está mostrando quando dois prótons colidem no LHC, a explosão pode criar um tipo especial de partícula, chamado singleto de Higgs, que seria capaz de viajar no tempo pegando atalhos em outras dimensões.
Testar a teoria bastará observar se o LHC produz os singletos de Higgs e se os produtos do seu decaimento começam a surgir espontaneamente.
Neste caso, isso indicará que esses produtos estão sendo gerados por partículas que viajaram de volta no tempo para reaparecer antes da ocorrência das colisões que as originaram.
A proposta é baseada na Teoria-M, que tem a pretensão de ser uma "teoria de tudo". A Teoria-M requer a existência de 10 ou 11 dimensões, em vez das quatro que nos são familiares (as três espaciais mais o tempo). Isso levou à sugestão de que nosso Universo pode ser uma membrana - ou "brana" - quadridimensional flutuando em um espaço-tempo multidimensional, chamado de "O Todo" (Bulk).
Segundo essa "visão de mundo", os blocos fundamentais do nosso Universo estão permanentemente presos à sua brana, o que os impede de viajar para outras dimensões.
Mas pode haver exceções - a gravidade, por exemplo, seria uma força tão fraca porque ela se difunde por outras dimensões. Outra possível exceção seria o singleto de Higgs, que corresponde à gravidade, mas a nenhuma das outras forças básicas.
Uma terceira possibilidade seria um ainda mais elusivo neutrino estéril, um parente mais raro dos quase indetectáveis "neutrinos normais".
Um neutrino normal interage tão pouco com a matéria que pode atravessar um cubo de um ano-luz de lado feito de chumbo sem se chocar com nenhum átomo.
Os neutrinos estéreis não se chocariam nunca com nada - eles também reagiriam apenas com a gravidade, o que os torna passageiros viáveis para a máquina do tempo de Weiler e Ho.
Se os neutrinos estéreis pegarem atalhos por outras dimensões, do ponto de vista da nossa dimensão eles poderiam viajar em velocidades mais altas do que a velocidade da luz.
De acordo com a Teoria da Relatividade Geral de Einstein, há certas condições nas quais viajar mais rápido do que a velocidade da luz é equivalente a viajar de volta no tempo.
Especulações que, por enquanto, estão rendendo bastante no mundo da ficção científica. Os recentes títulos: A Máquina do Tempo Acidental, de Joe Haldeman e Teoria Final, de Mark Alpert, que de acordo com o New York Times, é baseado na obra O Código Da Vinci de Dan Brown. Estas publicações amparam-se na ideia dos neutrinos viajantes no tempo.
Fonte: ScienceDaily