(dr) Brookhaven National Laboratory
Detector STAR
Com base numa das equações mais famosas de Albert Einstein, uma equipa de físicos afirma ter criado, pela primeira vez, matéria a partir da luz pura.
Tal como recorda o site Live Science, a famosa equação “E=mc2”, de Albert Einstein, diz que, se se esmagar dois fotões suficientemente energéticos, ou partículas de luz, um no outro, seremos capazes de criar matéria na forma de um eletrão e o seu oposto de antimatéria, isto é, um positrão.
Mas este processo, descrito pela primeira vez em 1934 pelos físicos norte-americanos Gregory Breit e John Wheeler, tem sido um dos mais difíceis de observar na Física, principalmente porque os fotões em colisão teriam de ser raios gama altamente energéticos, e os cientistas ainda não foram capazes de fazer lasers de raios gama.
Agora, investigadores do Laboratório Nacional de Brookhaven, nos Estados Unidos, acreditam ter encontrado uma solução alternativa. Usando o seu Colisor Relativístico de Iões Pesados (RHIC), foram capazes de produzir medições que se aproximam das previsões para o estranho ato de transformação.
“No seu artigo científico, Breit e Wheeler perceberam que isto é quase impossível de fazer. Os lasers ainda nem existiam! Mas propuseram uma alternativa: acelerar iões pesados. E essa alternativa é exatamente o que estamos a fazer no RHIC”, disse, em comunicado, o físico Zhangbu Xu, do laboratório norte-americano.
De acordo com o mesmo site, em vez de acelerarem os fotões diretamente, os cientistas aceleraram dois iões – núcleos atómicos desprovidos dos seus eletrões e, portanto, carregados positivamente – num grande loop, antes de os fazerem passar um pelo outro numa quase colisão.
Como os iões são partículas carregadas que se movem muito perto da velocidade da luz, também carregam um campo eletromagnético, dentro do qual há um monte de fotões “virtuais” não muito reais “a viajar [com o ião] como uma nuvem” explicou Xu, um dos autores do estudo publicado, a 27 de julho, na revista científica Physical Review Letters.
Partículas virtuais são partículas que só surgem de forma breve como perturbações nos campos que existem entre as partículas reais. Não têm as mesmas massas que as suas homólogas reais (ao contrário das reais, que não têm massa, os fotões virtuais têm massa).
Nesta pesquisa, quando os iões passaram rapidamente um pelo outro quase colidindo, as suas duas nuvens de fotões virtuais estavam a mover-se tão depressa que agiam como se fossem reais. As partículas virtuais de ação real colidiram – produzindo um par muito real eletrão-positrão detetado pelos cientistas.
Para ser uma observação verdadeira do processo Breit-Wheeler, ou o mais verdadeiro possível utilizando partículas virtuais, os físicos tinham de se certificar que os seus fotões virtuais estavam a comportar-se como os reais. Para fazer isso, detetaram e analisaram os ângulos entre mais de seis mil pares de eletrões-positrões produzidos na experiência.
Quando duas partículas reais colidem, os produtos secundários devem ser produzidos em ângulos diferentes do que se fossem feitos por duas partículas virtuais. Mas, neste caso, os produtos secundários das partículas virtuais ricochetearam nos mesmos ângulos que os produtos secundários das partículas reais.
Desta forma, os investigadores puderam verificar se as partículas que estavam a ver se comportavam como se fossem feitas por uma interação real. E assim demonstraram com sucesso o processo Breit-Wheeler
A equipa também mediu a energia e a distribuição de massa dos sistemas. “São consistentes com os cálculos da teoria sobre o que aconteceria com os fotões reais”, disse ainda Daniel Brandenburg, físico de Brookhaven.
