Antimatéria

Toda partícula elementar possui uma antipartícula associada a ela. A antipartícula tem as mesmas características e carga contrária. Além disso, elas compõem a antimatéria.

Antimatéria, de maneira literal, é o que é inverso à matéria. Dessa maneira, cada partícula elementar conhecida possui um inverso. Ou seja, toda partícula elementar terá outra partícula com as mesmas características, a não ser a carga elétrica. Para conhecer mais sobre esse assunto, continue a leitura.

O que é a antimatéria

Antimatéria é uma extensão do conceito de antipartícula. Dessa forma, a antimatéria é composta por antipartículas. De maneira análoga, a matéria é formada por partículas. Além disso, toda partícula elementar terá uma antipartícula associada a ela. Por exemplo, o próton, nêutron e elétron possuem, respectivamente, antipróton, antinêutron e pósitron associados a eles.

A antimatéria pode ser usada na medicina, como combustível e, até mesmo, na indústria bélica. Por exemplo, ela pode ser aplicada na medicina de imagens, como na tomografia de emissão de pósitrons.

Seu custo, contudo, é muito elevado. A produção de um grama de antimatéria artificial custaria cerca de 25 trilhões de reais. Isso acontece porque é muito difícil manter a antimatéria isolada por mais de 15 minutos. A produção artificial anual varia entre 1×10-9 g e 10×10-9g.

História

A primeira proposição teórica da antimatéria é de 1928. Nesse ano, Paul Dirac, postulou uma equação na qual admitia a existência de pósitrons. Consequentemente, a equação também postulava a existência do inverso da matéria.

No ano de 1995 foram produzidos antiátomos de anti-hidrogênio. Além disso, foram feitos núcleos de anti-deutério. Os quais foram criados a partir de um antipróton e um antinêutron. Anos depois, em 2011, uma colaboração internacional de cientistas, produziu antinúcleos de Hélio. Essa foi a antimatéria mais pesada já produzida. Nessa colaboração estavam presentes físicos da USP e da Unicamp.

O que a antimatéria pode fazer

Apesar da grande especulação dos filmes de ficção, a antimatéria ainda não é amplamente usada. Porém, em alguns casos, ela possui diversas utilidades. Por exemplo, na área médica, ela pode ser usada para a tomografia de emissão de prótons. Além disso, ela também poderia, teoricamente, ser usada como combustível para foguetes de antimatéria.

Onde encontrar e como produzir a antimatéria

Infelizmente, não é possível produzir antimatéria na cozinha de casa usando maisena e corante alimentício. Geralmente, ela é encontrada em condições específicas e em um curto período de tempo. Por isso, sua produção artificial é muito complexa.

Onde podemos encontrar a antimatéria?

Naturalmente, ela é produzida no universo a partir da colisão de partículas de alta energia. Isso acontece, por exemplo, no centro das galáxias. Além disso, as antipartículas podem ser produzidas em um ambiente específico. Tal ambiente é aquele no qual a temperatura é suficientemente alta.

Como produzir a antimatéria

A sua produção artificial é muito complexa. Ou seja, demanda muita energia e dinheiro. Por conta disso, a produção anual de antimatéria é de cerca de 0,00000001 g (1×109 g). Além disso, para criar apenas uma antipartícula, é necessário cerca de 10 mil partículas.

Uma produção significativa de antipartículas acontece apenas em condições muito específicas. Porém, vale lembrar que uma banana emite, em média, um pósitron a cada 75 minutos. Contudo, essa antipartícula rapidamente encontra um elétron e a colisão emite uma leve radiação.

O poder da antimatéria

Por ser capaz de liberar uma alta energia, as antipartículas podem ser usadas para fins bélicos. Ou seja, seu poder destrutivo é muito grande. Assim, as antipartículas podem ser usadas como mecanismos para desencadear armas nucleares. Durante a Guerra Fria, os EUA estudaram o uso de antipartículas não apenas como gatilho, mas como o próprio explosivo.

Vídeos sobre antimatéria

Apesar de ser um assunto muito complexo e ainda em desenvolvimento, esse conteúdo é muito interessante. Dessa forma, separamos três vídeos para você aprofundar seu conhecimento sobre as antipartículas. Acompanhe:

Antimatéria e universos paralelos

Um experimento localizado na Antártida detectou partículas subatômicas que poderiam viajar em uma velocidade superior à da luz. Porém, isso pode ter acontecido devido à influência de antipartículas. Kaori Nakashima, do canal Ciência em Si, explica o porquê isso aconteceu. Confira!

Por que devemos ficar longe das bananas

Convivemos com as antipartículas a todo momento. Inclusive nas bananas. Para explicar isso, Pedro Loos conta como as bananas podem emitir radiação por meio da produção de antipartículas.

O enigma da antimatéria

Segundo a teoria do big bang, supostamente, no início do universo, a matéria e a seu inverso foram criados. Porém, não é possível detectar as antipartículas que restaram dessa época. Esse é um enigma que intriga os cientistas até hoje. Veja o vídeo para compreender mais sobre o assunto.

A antimatéria ainda é uma área da ciência em desenvolvimento. Por isso, para saber mais sobre seus efeitos e aplicações, devemos esperar mais estudos sobre o assunto. Continue seus estudos de física e conheça as principais teorias da Física Moderna.

Referências

EISBERG, R. RESNICK, R. Física Quântica. São Paulo: Elsevier. 1979.
FOX, D. B. et al. The ANITA Anomalous Events as Signatures of a Beyond Standard Model Particle, and Supporting Observations from IceCube. Disponível em: https://arxiv.org/abs/1809.09615

Hugo Shigueo Tanaka
Por Hugo Shigueo Tanaka

Divulgador Científico e co-fundador do canal do YouTube Ciência em Si. Historiador da Ciência. Professor de Física e Matemática. Licenciado em Física pela Universidade Estadual de Maringá (UEM). Mestre em Ensino de Ciências e Matemática (PCM-UEM). Doutorando em Ensino de Ciências e Matemática (PCM-UEM).

Como referenciar este conteúdo

Tanaka, Hugo Shigueo. Antimatéria. Todo Estudo. Disponível em: https://www.todoestudo.com.br/fisica/antimateria. Acesso em: 07 de May de 2021.

Exercícios resolvidos

1.

Com base nos conceitos de antimatéria, assinale a alternativa que apresenta corretamente as antipartículas:

a) próton, elétron e nêutron.
b) pósitron, elétron e nêutron.
c) próton, elétron e pósitron.
d) antipróton, antielétron e antinêutron.
e) antipróton, pósitron e antinêutron.

Alternativa correta: E

As antipartículas para o próton, elétron e nêutron são, respectivamente, antipróton, pósitron e antinêutron.

2.

Quais as características das antipartículas, as quais formam a antimatéria?

a) possuem a mesma carga que as partículas, porém, massas contrárias.
b) possuem a mesma carga e massas, porém, spin contrários.
c) possuem a mesma massa, porém, cargas contrárias.
d) possuem a mesma massa, porém, carga nula.

Alternativa correta: C

As antipartículas possuem as mesmas características físicas das partículas, a única exceção é a carga elétrica, a qual tem sinal contrário.

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