O positrônio é uma substância extremamente rara, que geralmente existe por apenas 142 bilionésimos de segundo e é capaz de gerar grandes quantidades de energia. Estudá-la pode trazer mais entendimento sobre a antimatéria que existia na origem do Universo e, com isso, revolucionar a Física, o tratamento do câncer e talvez até viagens espaciais.
Até aqui, no entanto, tem sido quase impossível analisar a substância porque seus átomos se movem demais.
Agora os cientistas têm uma solução alternativa: congelá-la com lasers.
"Os físicos estão apaixonados pelo positrônio", disse Ruggero Caravita, que liderou a pesquisa na Organização Europeia de Pesquisa Nuclear (Cern), que fica perto de Genebra. "É o átomo perfeito para fazer experimentos com antimatéria."
"Agora todo o campo de estudo está desbloqueado."
Mas o que é exatamente o positrônio?
É um chamado átomo exótico formado por matéria e antimatéria - algo bastante incomum, de fato.
A matéria é do que o mundo ao nosso redor é feito, incluindo as estrelas, os planetas e nós.
Antimatéria é o oposto. Foi criada em quantidades iguais quando o Universo surgiu, mas existe apenas momentaneamente na natureza hoje, com muito pouco ocorrendo de forma natural no cosmos.
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Descobrir o motivo de haver mais matéria agora no Universo do que antimatéria - e, portanto, por que existimos - nos levará a um longo caminho em direção a uma nova e mais completa teoria de como o Universo evoluiu, e o positrônio pode ser a chave, de acordo com Lisa Gloggler, uma estudante de doutorado que trabalha no projeto.
"O positrônio é um sistema tão simples. Consiste em 50% de matéria e 50% de antimatéria", disse. "Esperamos que, se houver alguma diferença entre as duas, seja possível ver mais facilmente do que em sistemas mais complexos."
Um dos primeiros experimentos nos quais o positrônio congelado poderia ser utilizado é para ver se sua porção antimatéria segue a Teoria da Relatividade Geral de Einstein da mesma forma que a porção matéria.
O diagrama abaixo mostra por que o positrônio é tão único.
A matéria, que forma o mundo ao nosso redor, consiste em átomos, o mais simples dos quais é o hidrogênio, que é o elemento mais abundante do Universo. Os átomos de hidrogênio são feitos de um próton carregado positivamente e um elétron carregado negativamente.
Já o positrônio consiste em um elétron e seu equivalente de antimatéria, um positron.
Ele foi detectado por cientistas pela primeira vez em 1951, nos EUA, mas tem sido difícil estudá-lo porque os átomos se movem muito - são os átomos mais leves que se tem conhecimento.
Mas o resfriamento reduz a velocidade dos átomos, facilitando o estudo dos cientistas.
Até agora, as temperaturas mais frias para o positrônio no vácuo têm sido em torno de 100 ºC. A equipe do Cern agora reduziu para mais de -100 ºC, usando uma técnica chamada resfriamento a laser. Trata-se de um processo difícil e complicado em que a luz de laser é lançada nos átomos para impedir que se mexam tanto. A pesquisa foi publicada na revista científica Physical Review Letters.
Para que possa ser usado em pesquisa, o positrônio tem que ser congelado ainda mais, até em torno de -260 ºC. A abordagem do laser deu aos pesquisadores um caminho, de acordo com o Prof. Michael Charlton, especialista em positrônio da Universidade de Swansea, que não participou do mais recente avanço.
"Este é um primeiro passo muito encorajador", disse ele à BBC News. "Está abrindo a porta para que você possa ver a luz do outro lado, acenando para uma nova era da física do positrônio."
E o grupo Cern não está sozinho na busca pelo positrônio congelado. Um grupo da KEK Slow Positron Facility em Tóquio está prestes a publicar resultados semelhantes.
Está se tornando uma corrida científica, envolvendo outros grupos ao redor do mundo também, porque essa substância esotérica poderia ter enormes benefícios práticos.
Quando um elétron e um pósitron se combinam, eles liberam enormes quantidades de energia. Isso poderia ser aproveitado para criar os chamados os poderosos lasers de raios gama.
Viagem interestelar
Algumas das aplicações são exames de imagens, tratamentos contra o câncer e fala-se até em impulsionar naves espaciais a velocidades próximas à da luz, o que poderia viabilizar viagens interestelares em um futuro distante.
O trabalho foi realizado na fábrica de antimatéria da Cern, que recentemente criou e armazenou a maior quantidade de átomos de hidrogênio de antimatéria no Universo conhecido.
No ano passado, uma outra equipe de pesquisadores testou se o anti-hidrogênio tinha uma resposta diferente à gravidade, vendo se caía para cima ou para baixo quando solto.
Descobriu-se que caía para baixo, mas ainda não se sabe se na mesma taxa que o hidrogênio normal.
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