Desvendando os mistérios da antimatéria com antiprótons ultra-frios: A nova era do CERN

São PauloFísicos há muito se perguntam por que há muito mais matéria do que antimatéria no universo. Um avanço recente da equipe de pesquisa BASE do CERN, liderada pelo Dr. Stefan Ulmer da Universidade Heinrich Heine de Düsseldorf, traz novas possibilidades. Os pesquisadores descobriram uma maneira de resfriar antiprótons mais rapidamente, permitindo medições muito precisas de suas massas e propriedades magnéticas.

Um avanço significativo na técnica de resfriamento de antiprótons

Veja os detalhes do que isso representa:

• O novo método resfria antiprótons a 200 mK em apenas oito minutos, em comparação com as 15 horas anteriores.
• Esse resfriamento rápido é possível graças ao uso de um sistema de armadilhas de Penning duplas.
• Com essa tecnologia, a equipe agora pode realizar 1.000 ciclos de medição em cerca de um mês.
• Os métodos anteriores levariam quase dez anos para completar o mesmo número de ciclos.

Após o Big Bang, o universo deveria ter quantidades iguais de matéria e antimatéria. Quando se encontram, elas se destroem e se transformam em energia. No entanto, hoje observamos predominantemente a matéria no universo, o que representa um grande enigma na física de partículas. Isso pode ser explicado por pequenas diferenças ou por uma nova física que ainda não é abrangida pelo Modelo Padrão.

A equipe do Dr. Ulmer mede transições de spin em antiprótons extremamente frios. Esses dados ajudam a determinar o momento magnético dos antiprótons. Ao comparar essas medições com as dos prótons, os pesquisadores esperam encontrar pequenas diferenças. Essas diferenças podem ajudar a entender por que o universo é composto de matéria.

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BASE's nova armadilha reduz significativamente o tempo de resfriamento, melhorando a precisão das medições do momento magnético. Essas armadilhas eliminam as partículas mais quentes, deixando apenas as mais frias. Esse processo mais rápido de resfriamento permite medições mais precisas, como explica a Dra. Barbara Maria Latacz.

A equipe BASE no CERN desenvolveu um novo método que resfria antiprótons mais rapidamente do que antes. Este método também melhora a precisão na identificação dos spins das partículas em mais de 1.000 vezes. Em seguida, planejam aumentar ainda mais essa precisão para um nível de uma parte em dez bilhões.

A equipe tem planos empolgantes para o futuro. Eles desejam desenvolver um dispositivo móvel capaz de capturar antiprótons. Esse aparelho transportará os antiprótons do CERN para um novo laboratório na HHU. Isso pode tornar as medições dez vezes mais precisas.

Esta pesquisa aborda tecnologias de aprisionamento. As armadilhas de Penning utilizam campos magnéticos constantes e campos eletrostáticos para manter partículas carregadas. As armadilhas de Paul, por outro lado, empregam campos elétricos variáveis. Ambos os tipos de armadilhas já foram premiados com Prêmios Nobel.

A colaboração BASE busca aprimorar a precisão na medição de partículas fundamentais. Esse esforço pode ajudar a desvendar o mistério de por que há mais matéria do que antimatéria no universo. Suas descobertas, publicadas na Physical Review Letters, representam um avanço significativo na pesquisa em física de partículas.