Físicos descobrem como criar matéria e antimatéria a partir da luz

(dr) Extreme Plasma Physics / IST

Conceito de artista de um conversor luz-matéria-luz em cascata CEQ

Conceito de artista de um conversor luz-matéria-luz em cascata CEQ

Uma equipa de investigadores russos anunciou ter conseguido calcular a forma de criar matéria e antimatéria a partir da luz.

Criar matéria e antimatéria era até hoje um acontecimento habitualmente apenas observável em filmes de ficção científica – e raramente com bons resultados.

Mas agora, uma equipa de investigadores do Instituto de Física Aplicada da Academia Russa de Ciências anunciou ter conseguido calcular a forma de criar matéria e antimatéria usando lasers.

Tal significa que, ao focar pulsos de laser de alta potência, os investigadores poderão em breve ser capazes de criar matéria e antimatéria a partir da luz.

A luz é feita de fotões de alta energia. Quando estes fotões de alta energia passam por campos eléctricos fortes, perdem radiação suficiente para se tornarem raios gama e criarem pares de electrão e positrão, gerando assim um novo estado da matéria.

Um campo eléctrico forte pode, de modo geral, “ferver o vácuo”, que é cheio de “partículas virtuais”, tais como pares de electrões e positrões.

Um destes campos pode converter estas partículas de um estado virtual, em que elas não são directamente observáveis, a um estado real, explica à Newswise o físico Igor Kostyukov, investigador do Instituto de Física Aplicada da Academia das Ciências da Rússia e um dos autores do estudo.

Cascata de eletrodinâmica quântica

A teoria é baseada na ocorrência de uma Cascata de Electrodinâmica Quântica, CEQ, uma série de processos que se inicia com electrões e positrões acelerados num campo de laser. Seguidamente, ocorre a libertação de fotões de alta energia, electrões e positrões.

À medida que os fotões de alta energia decaem, são produzidos pares de electrões e positrões. Essencialmente, uma CEQ irá conduzir à produção de fotões de plasma de alta energia.

Apesar de explicar perfeitamente o fenómeno, a teoria ainda tem que ser observada em condições de laboratório.

Com base na teoria da cascata de electrodinâmica quântica, investigadores analisaram, através de simulações numéricas, a forma pulsos de laser intensos iriam interagir com uma lâmina.

Surpreendentemente, descobriram que foram produzidos mais fotões de alta energia por positrões contra electrões.

NASA Astrophysics / Wikimedia

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Se pudéssemos produzir um grande número de positrões através de uma experiência correspondente, poderíamos concluir que a maioria foi gerada através de uma cascata CEQ.

Pode parecer complicado (provavelmente, porque é), mas a conclusão que podemos tirar é que a descoberta deve abrir novas perspectivas sobre a forma como podemos produzir matéria e antimatéria de forma eficiente e rentável – alterando significativamente, por exemplo, a forma como alimentamos as nossas naves espaciais.

Actualmente, o custo de produção e armazenamento da antimatéria não é nada bom. Fazer 1 grama de antimatéria exige aproximadamente 25 mil biliões de quilowatts-hora de energia, e mais de mil biliões de dólares.

A metodologia proposta no estudo, recentemente publicado na revista Physics of Plasmas, oferece uma forma mais barata de fazer antimatéria.

Lança também uma luz diferente sobre as propriedades de diferentes tipos de interacções, que poderiam eventualmente abrir o caminho para aplicações práticas, incluindo o desenvolvimento de ideias avançadas para fontes de laser mais brilhantes do que qualquer outra disponível actualmente.

ZAP / HypeScience

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2 COMENTÁRIOS

  1. A anti-matéria já tinha sido observada nos aceleradores de partículas mas em quantidades tão pequenas que apenas podiam ser observadas nos mapas que refletiam as diferentes partículas que resultavam quando outras colidiam, e na decadência radioativa de certos Isótopos . Embora não estivessem “num frasco” como nos filmes não significa que a sua existência não tivesse sido provada e observada, logo:
    “Criar matéria e antimatéria era até hoje um acontecimento habitualmente apenas observável em filmes de ficção científica”
    É falso, é impressionante como praticamente todas as noticias da área cientifica que a zap apresenta contem erros. E a ciência é ciência logo antes de publicarem este tipo de noticias que tal pegarem num livro?
    É que não foi observada o ano passado é algo que já foi observado nos anos 70!! antes de sequer eu ter nascido…

  2. O que não estão levando em consideração é que a união de matéria e antimatéria pode gerar um efeito cascata simular a uma explosão nuclear. Assim, criar matéria e antimatéria AO MESMO TEMPO exige algum mecanismo que isole elétrons e pósitrons imediatamente ao serem gerados.

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