Novo estudo: resfriamento extremo do positrônio com tecnologia a laser de precisão

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Por Alex Morales
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Resfriamento a laser de átomos de positrônio em um laboratório científico.

São PauloPesquisadores da Universidade de Tóquio avançaram no estudo da antimatéria ao resfriar e desacelerar átomos de positrônio com lasers de alta precisão. O positrônio é um átomo especial formado por um elétron e um pósitron. Embora sua existência seja extremamente breve, agora os cientistas conseguem resfriá-lo e analisá-lo, o que pode nos ajudar a compreender melhor a antimatéria.

Principais pontos do estudo incluem:

  • O posítronio é composto por um elétron e um pósitron.
  • Ele é eletricamente neutro e tem vida curta.
  • O resfriamento foi alcançado com o uso de lasers ajustados com precisão.
  • A temperatura foi reduzida para cerca de 1 grau acima do zero absoluto.
  • A pesquisa pode avançar o entendimento das propriedades do antipróton e sua interação com a gravidade.

Esta pesquisa é de grande importância. O Positrônio tem uma estrutura simples que permite aos cientistas fazer cálculos muito precisos. Sistemas tradicionais como o hidrogênio, que possui um próton composto por três quarks, tornam a matemática mais complexa. O Positrônio, sendo um sistema de dois corpos mais simples, facilita a confirmação desses cálculos por meio de experimentos.

Antimatéria é um tema fascinante para os cientistas, pois levanta questões cruciais sobre o universo. Pesquisadores estão intrigados com a escassez de antimatéria em comparação com a matéria. Eles acreditam que quantidades iguais de matéria e antimatéria foram criadas no início do universo, mas hoje em dia, observamos principalmente matéria. Estudar o positrônio resfriado pode nos ajudar a compreender o motivo desse desequilíbrio.

O sucesso em resfriar positrônio a temperaturas extremamente baixas permite que os cientistas estudem como a gravidade afeta a antimatéria. Observando o comportamento do positrônio resfriado, eles podem descobrir se a gravidade influencia a antimatéria da mesma maneira que influencia a matéria normal. Caso diferenças sejam encontradas, isso poderia explicar por que há tão pouca antimatéria no universo atualmente.

Este estudo tem o potencial de revolucionar a forma como realizamos medições precisas em tipos incomuns de átomos. As ferramentas criadas aqui podem ser utilizadas para investigar outras formas raras de matéria, proporcionando aos físicos e cosmologistas novos métodos para explorar essas áreas.

Este estudo inovador é um sucesso técnico e levanta novas questões para pesquisas futuras. Ele destaca a ligação entre a tecnologia avançada de laser e a física básica, demonstrando como novos métodos podem resolver antigos problemas científicos.

O estudo é publicado aqui:

http://dx.doi.org/10.1038/s41586-024-07912-0

e sua citação oficial - incluindo autores e revista - é

K. Shu, Y. Tajima, R. Uozumi, N. Miyamoto, S. Shiraishi, T. Kobayashi, A. Ishida, K. Yamada, R. W. Gladen, T. Namba, S. Asai, K. Wada, I. Mochizuki, T. Hyodo, K. Ito, K. Michishio, B. E. O’Rourke, N. Oshima, K. Yoshioka. Cooling positronium to ultralow velocities with a chirped laser pulse train. Nature, 2024; DOI: 10.1038/s41586-024-07912-0
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