Sonda espacial tentará detectar antimatéria

Um detector de partículas pesando sete toneladas instalado há mais de um ano na Estação Espacial Internacional tentará estabelecer se existe um "universo negro" invisível entretecido no cosmos, disse nesta quarta-feira um importante cientista do projeto. E o detector, chamado Espectrômetro Magnético Alfa (EMA), já quebrou todos os recordes ao registrar cerca de 17 bilhões de raios cósmicos, armazenando seus dados para análises, disse o físico Samuel Ting, ganhador do Prêmio Nobel, em entrevista coletiva. "A questão é: onde o universo é feito de antimatéria? Ela pode estar por aí, num lugar bem longe, produzindo partículas que poderíamos detectar com o EMA", afirmou. Físicos dizem que o "Big Bang", explosão primordial que originou o universo há cerca de 13,7 bilhões de anos, deve ter criado quantidades iguais de matéria e de antimatéria. Mas então a antimatéria praticamente sumiu. A razão disso é um dos grandes segredos do cosmos, investigado por meio do EMA e de estudos feitos no Centro Europeu de Pesquisas Nucleares (Cern), onde Ting falou. Alguns pesquisadores acreditam que a "matéria invisível", uma forma invisível que ocupa até 25% do universo conhecido, estaria ligada à antimatéria. Mas outros dizem que isso é altamente improvável. Esses cientistas argumentam que a antimatéria não poderia sobreviver muito perto de partes visíveis do cosmo onde, segundo as observações mais recentes, são ocupadas pela matéria escura, o que às vezes gera um "véu" entre planetas e estrelas. A matéria e a antimatéria são quase idênticas, com a mesma massa, mas "spin" (rotação) e cargas energéticas opostas. Elas podem formar partes diferentes de algumas partículas elementares, mas, caso se misturem, se destroem instantaneamente. Ting concedeu a entrevista coletiva junto a uma equipe de astronautas dos Estados Unidos que levou o detector, desenvolvido e construído pelo Cern, até a Estação Espacial, em maio do ano passado, na última missão do ônibus espacial Endeavour. Ele disse que até agora o detector, de 2 bilhões de dólares, com seus poderosos ímãs que distorcem as partículas com cargas negativas e positivas em direções diferentes, está funcionando perfeitamente, e que nenhum dos sistemas reservas precisou ser acionado até agora.

Créditos: Estadão

Encontrado anel de antimatéria ao redor da Terra

A Terra possui ao seu redor um anel de antiprótons, confinados pelas linhas do campo magnético do nosso planeta. Essa antimatéria, que pode persistir por períodos que vão desde alguns minutos até horas, antes de se aniquilar com a matéria normal na atmosfera, poderia ser usada para abastecer os foguetes ultra-eficientes do futuro. A Terra é constantemente bombardeada por raios cósmicos vindo do espaço que, ao chegar, criam uma chuva de novas partículas conforme eles colidem com as partículas de matéria ao se aproximar do planeta. E essa chuva de partículas contém antipartículas. Muitas delas ficam presas dentro dos cinturões de radiação de Van Allen, duas zonas com formato de grossos anéis ao redor do planeta, onde as partículas carregadas espiralam ao redor das linhas do campo magnético da Terra. Satélites artificiais já haviam detectado pósitrons - os equivalentes de antimatéria dos elétrons - no cinturão de radiação. Agora, uma sonda detectou antiprótons, que têm uma massa 2.000 vezes maior do que os pósitrons. Partículas mais pesadas tomam rotas mais abertas quando espiralam em torno das linhas magnéticas do planeta - linhas mais fracas do campo magnético também geram espirais mais largas. Assim, os antiprótons relativamente pesados, ao viajar ao redor das fracas linhas magnéticas do cinturão externo de radiação, devem seguir loops tão grandes que são rapidamente puxados para a atmosfera, onde se aniquilam com a matéria normal. Mas se acreditava que o cinturão interno teria campos fortes o suficiente para capturar os antiprótons - e, na verdade, foi justamente aí que eles agora foram encontrados. Piergiorgio Picozza e seus colegas da Universidade de Roma, na Itália, detectaram antiprótons usando o PAMELA, um detector de raios cósmicos italiano que está no espaço, a bordo de um satélite russo de observação da Terra. A sonda voa através do cinturão interno de radiação da Terra, em uma posição diretamente acima do Atlântico Sul. Entre julho de 2006 e dezembro de 2008, o PAMELA detectou 28 antiprótons presos em órbitas espirais em torno das linhas do campo magnético que brotam do pólo sul da Terra. Se parece pouco, é importante lembrar que o PAMELA captura amostras em uma parte quase desprezível do cinturão interno de radiação - o equivalente à área de seus sensores. Extrapolando os resultados para toda a área ao redor da Terra, os cientistas calculam que há um bocado de antimatéria girando continuamente ao nosso redor. "Estamos falando de bilhões de partículas", afirmou Francesco Cafagna, da Universidade de Bari, na Itália. Essa armadilha de antimatéria natural não é muito diferente das armadilhas de antimatéria que os físicos estão construindo nos laboratórios aqui embaixo. Alessandro Bruno, outro membro da equipe, afirma que essa antimatéria presa nos cinturões de radiação da Terra poderá ser útil no futuro para abastecer naves espaciais. Os foguetes poderiam ser alimentados pela reação entre matéria e antimatéria, uma reação que produz energia de forma muito mais eficiente do que a própria fusão nuclear que ocorre no núcleo das estrelas. "Esta é a fonte mais abundante de antiprótons nas proximidades da Terra", diz Bruno. "Quem sabe, um dia uma nave espacial poderia ser lançada e, em seguida, reabastecer no cinturão de radiação interno, antes de viajar para mais longe." E há vários postos de combustível de antimatéria pelo Sistema Solar: os anéis de radiação de todos os planetas contêm antiprótons. Especialmente em planetas gigantes, como Saturno e Júpiter, deve haver um estoque de antimatéria milhões ou até bilhões de vezes maior do que o da Terra, o que alimenta as esperanças de viagens bem mais distantes.

Créditos: Inovação Tecnológica

Vai começar a busca por Galáxias de Antimatéria

Os ônibus espaciais estão prestes a se aposentar. Se nada mudar na política norte-americana para o espaço, e as coisas por lá andam mudando muito rapidamente, não restam mais do que sete vôos para as emblemáticas naves espaciais. Mas, como o Steve Jobs costuma dizer em todas as suas apresentações, há mais um detalhe... Um ato do Congresso norte-americano, de 2008, adicionou um vôo extra para os ônibus espaciais, que está agendado para ser um dos últimos. esse vôo extra irá iniciar uma caçada inédita: a busca por Galáxias de Antimatéria. O equipamento que fará a caçada é chamado AMS Alpha Magnetic Spectrometer - Espectrômetro Magnético Alfa. O AMS é um detector de raios cósmicos de US$1,5 bilhão que será instalado na Estação Espacial Internacional. Além de detectar galáxias distantes formadas inteiramente por antimatéria, o AMS testará a teoria da Matéria Escura, uma substância misteriosa e invisível que compreende 83% de toda a matéria no Universo. E ele também irá procurar por strangelets, uma forma teórica de matéria que seria ultramaciça por conter os chamados quarks estranhos. Um melhor entendimento das strangelets irá ajudar os cientistas a estudar microquasares e minúsculos buracos negros primordiais conforme eles evaporam, o que poderia comprovar se eles de fato existem. Todos esses fenômenos exóticos podem manifestar sua presença por meio dos raios cósmicos de altíssima energia que eles emitem - o tipo de partículas que o AMS é insuperável em detectar. "Pela primeira vez, o AMS irá medir os raios cósmicos de alta energia de forma muito precisa," explica o Dr. Samuel Ting, ganhador do Nobel de Física em 1976. Foi ele quem idealizou e dirige todo o desenvolvimento e construção do AMS desde 1995. Galáxias de antimatéria, matéria escura, strangelets - todos esses são fenômenos que os cientistas já conhecem. Se a história pode servir de guia, contudo, as descobertas mais interessantes serão de coisas que ninguém ainda sequer imaginou. Da mesma forma que os radiotelescópios e o telescópios de infravermelho revelaram fenômenos cósmicos invisíveis aos telescópios ópticos, o AMS irá abrir uma outra faceta do cosmos para a exploração. "Nós iremos explorar territórios totalmente novos," diz o Dr. Ting. "As possibilidades de descobertas saltam para fora dos gráficos." O Dr. Ting frequentemente compara o AMS com os gigantescos aceleradores de partículas, como o LHC. Em vez de detectar raios cósmicos que atravessam a galáxia em alta velocidade, esses aceleradores fabricam suas próprias partículas localmente utilizando quantidades tremendas de energia elétrica. Para estudar as partículas, tanto o LHC quanto o AMS empregam o mesmo princípio básico: os dois usam fortes campos magnéticos para desviar as partículas a fim de que conjuntos de placas de silício e outros sensores localizados no interior dos detectores rastreiem as partículas em suas rotas curvadas por aqueles campos magnéticos. Esses sensores despejam terabytes de dados, que são triturados por supercomputadores em busca de informações sobre a massa, a energia e a carga elétrica das partículas. O supercomputador é uma das razões pelas quais o AMS deve ser montado na Estação Espacial Internacional, em vez de ser uma sonda espacial independente. O AMS produzirá dados em volume grande demais para serem transmitidos para as estações em terra. Por isso, ele deve conter seu próprio supercomputador, com 650 CPUs, para ser capaz de triturar os dados em órbita. Em parte devido ao funcionamento desse supercomputador, o AMS exige 2,5 kW de potência - muito mais do que os painéis solares de um satélite podem fornecer, mas que se encaixam confortavelmente nos 100 kW de energia disponível na Estação Espacial Internacional. "O AMS é basicamente um detector de partículas multitarefa levado para o espaço," diz Ting. Contudo, há duas importantes diferenças entre o AMS e os aceleradores de partículas subterrâneos. Primeiro, o AMS irá detectar partículas com núcleos pesados, com energias muito mais altas do que os aceleradores de partículas conseguem produzir. O mais poderoso acelerador de partículas do mundo, o LHC, pode colidir partículas com uma energia combinada de cerca de 7 tera-eletronvolts (TeV, uma forma de medir energia na física das partículas). Por sua vez, os raios cósmicos têm energia de 100 milhões de TeV e até mais. A segunda diferença importante é que os aceleradores arremessam as partículas umas contra as outras para estudar as próprias partículas, enquanto o AMS irá coletar partículas de alta energia vindas do espaço com o objetivo de aprender mais sobre o cosmos, e não sobre as próprias partículas. Nessa busca de aprendizado está, por exemplo, um antigo mistério na cosmologia, a chamada antimatéria faltante, que nunca foi encontrada. Segundo os melhores modelos já construídos pelos físicos, o Big Bang deve ter produzido igualmente matéria e antimatéria. Então, para onde foi toda a antimatéria? Ela não pode estar nas redondezas porque, se estivesse, nós veríamos brilhantes emissões de raios X onde a antimatéria entrasse em contato com a matéria ordinária, aniquilando-a. Uma explicação poderia ser que algumas galáxias distantes são feitas inteiramente de antimatéria, em vez de matéria. Como a antimatéria tem exatamente a mesma aparência que a matéria, os astrônomos não são capazes de dizer se uma galáxia é feita de matéria ou de antimatéria simplesmente olhando para ela. Entretanto, o AMS poderá encontrar fortes evidências de galáxias de antimatéria se ele conseguir detectar mesmo um único núcleo de anti-hélio ou um elemento pesado de antimatéria. As colisões entre raios cósmicos nas proximidades da Terra podem produzir partículas de antimatéria, mas as chances de que essas colisões produzam um núcleo intacto de anti-hélio são tão incrivelmente pequenas que a descoberta de um único núcleo de anti-hélio será uma forte evidência de que o núcleo chegou à Terra vindo de uma região distante do Universo dominado pela antimatéria. Outros instrumentos, como o satélite italiano Pamela, procuraram por núcleos de anti-hélio, mas nenhum desses instrumentos era sensível o suficiente para descartar a existência de galáxias de antimatéria. O AMS terá uma capacidade 200 vezes maior de coletar partículas do que qualquer outro experimento anterior. Se o AMS não detectar núcleos de anti-hélio, o Dr. Ting afirma que os cientistas saberão que não existem galáxias de antimatéria num raio de 1.000 megaparsecs - o que equivale, mais ou menos, à fronteira do Universo observável. Outro mistério que o AMS ajudará a resolver é a natureza da Matéria Escura. Os cientistas acreditam que a grande maioria do Universo é na verdade feita dessa Matéria Escura invisível, em vez da matéria ordinária. A teoria dominante afirma que a Matéria Escura é feita de uma partícula chamada neutralino. Colisões entre neutralinos devem produzir um grande número de pósitrons de alta energia. O AMS poderá comprovar se a Matéria Escura é feita de neutralinos procurando por esse excesso de pósitrons de alta energia. "Pela primeira vez, será possível descobrir do que é feita a Matéria Escura," diz o Dr. Ting. Então, fique ligado aqui no Imagens do Universo - principalmente quando o AMS permitir a descoberta daquilo que sequer imaginamos.


Créditos: Inovação Tecnológica

Um velho pulsar atravessando a Via Láctea a 1 milhão de km/h

O pulsar Black Window está atravessando a galáxia a uma velocidade de quase um milhão de quilômetros por hora. A onda de choque causada pelo seu movimento é visível por meio de telescópios ópticos e é mostrada na imagem aqui reproduzida com uma forma crescente de cor verde. A pressão atrás da onda de choque cria uma segunda onda de choque que varre a nuvem de partículas de alta energia que retornam do pulsar para formar um casulo. O Black Window pertence á uma classe de estrelas de nêutrons que possuem uma velocidade de rotação extremamente elevada e por isso são chamadas de pulsares de milisegundos, esse tipo de objeto emite uma radiação intensa de alta energia que parece destruir uma estrela companheira através da evaporação. Esses objetos são na verdade estrelas de nêutrons muito velhas que estão em alta rotação com períodos que duram milisegundos, assim elas puxam material de suas companheiras. A constante alimentação da estrela de nêutrons com matéria a faz girar de maneira muito veloz da mesma maneira que empurrões fazem com que um carrossel gire de forma mais rápida. A idade avançada, a taxa de rotação muito rápida e o campo magnético relativamente baixo dos pulsares de milisegundo, fazem com que eles sejam inseridos em uma classe separada dos pulsares jovens como o encontrado na Nebulosa do Caranguejo. Dados do Chandra, mostram que esses pulsares rejuvenescidos de um bilhão de anos de idade são um gerador extremamente eficiente de partículas de matéria e anti-matéria, do mesmo modo que seus primos mais novos. A chave para isso é a rápida rotação do B1957+20. Os resultados do Chandra confirmam a teoria de que mesmo uma estrela de nêutrons com uma relativa fraqueza magnética pode gerar forças eletromagnéticas intensas para acelerar partículas a uma alta energia criando um vento de pulsar se a sua rotação for suficientemente rápida para isso.

Créditos: Inovação Tecnológica