CIÊNCIA

Antimatéria

Ela não existe. Mas existe. Mata mais do que bomba atômica. Só que pode salvar o mundo - e, de quebra, nos levar a outros mundos. Conheça a personagem mais bizarra do Universo

por Salvador Nogueira

Na superfície, há apenas gramados arborizados. No subsolo, entretanto, um imenso laboratório abriga cientistas do governo americano que trabalham sem parar para produzir a força mais destrutiva já vista na história do Universo: a antimatéria. Não, não é o enredo de um filme B de ficção científica. É a mais pura verdade.

O dito laboratório é o Fermilab, em Batavia, uma cidadezinha perto de Chicago. Lá, usando imensos anéis magnéticos que aceleram partículas, o etéreo conceito de antimatéria ganha ares de realidade. Surgem partículas “do avesso”, que praticamente não existem em lugar nenhum do Universo. De quebra, isso mostra que acabou-se o tempo em que valia aquela explicação de escola: “O próton tem carga elétrica positiva e o elétron tem carga elétrica negativa”.

Em 1932, o físico americano Carl Anderson também só conhecia essa versão da história, quando um experimento mudou tudo: ele detectou elétrons positivos. Surgia a primeira confirmação de que, para cada partícula que conhecemos em nosso mundo, havia uma antipartícula – um espécie de versão alternativa dos tijolinhos componentes da matéria sobre os quais aprendemos na escola.

O avanço das pesquisas mostrou que não só o elétron tinha sua versão transformista mas TODAS as partículas – prótons, nêutrons e até seus constituintes, os quarks – possuíam antipartículas. É como se houvesse todo um esquema alternativo para a construção do Universo. Um esquema em que antipartículas dariam origem a antiátomos que formariam antiplanetas e antipessoas... Mas essa idéia foi desprezada pela natureza logo que o Cosmos nasceu. Os astrônomos, para onde quer que olhassem, só viam matéria. A antimatéria havia sido quase que totalmente jogada para escanteio – hoje só aparece uma particulinha aqui, outra acolá, em jatos de energia que vagam pelo espaço (foi analisando esses raios que Anderson encontrou seus pósitrons). Mas não é nada relevante.

E o maior mistério de todos é que não deveria ter sido assim. Logo depois do big-bang, o Universo era energia pura. Boa parte dessa energia se transformou em matéria – por isso você está aqui. Só que, quando energia vira matéria, a teoria diz que iguais quantidades de partículas e antipartículas deveriam ser produzidas.

Mas isso NÃO aconteceu na época do big-bang. Se a explosão que deu origem ao Universo tivesse produzido quantidades iguais de matéria e antimatéria, você não estaria aqui. É que partículas e antipartículas se aniquilam quando entram em contato. O que era matéria e antimatéria vira energia de novo. Não sobraria próton nenhum para contar história. Nunca teria nascido uma estrela (ou planeta ou pessoa) sequer. E o Universo voltaria a ser um monótono mar de energia. Mas, por algum mistério do desconhecido – os físicos duelam até hoje com esse enigma –, há pequenas diferenças entre matéria e antimatéria que fazem com que, a cada milhão de antipartículas surjam um milhão e uma partículas. Com esse ligeiro descompasso, sobraram migalhas de matéria normal. São elas que formam tudo o que você chama de Universo.

Bem, mas se a antimatéria foi apenas uma idéia que o Cosmos resolveu descartar no início de sua história, por que estamos falando dela agora?

Por duas razões. Primeiro porque, ao ligarmos na tomada nossos aceleradores de partículas, aprendemos, a duras penas, como fabricar antimatéria. Chegamos até a construir átomos inteiros de anti-hidrogênio (compostos de um pósitron girando ao redor de um antipróton) em nossos laboratórios – a primeira vez foi em 1995. E segundo porque há muita gente que acha que é possível desenvolver aplicações práticas usando antimatéria.

Acha não; em alguns casos, tem certeza. Ou você nunca ouviu falar na tomografia por emissão de pósitrons? Pois é. Essa tecnologia médica para visualizar o interior do corpo – também conhecida como “PET scan”, na expressão inglesa – se baseia justamente na geração de elétrons positivos que, ao interagir com o corpo, produzem imagens 3D. Nada mau para partículas que não existem na escola.

Ei, mas, se os pósitrons são antimatéria, por que eles não “explodem” o corpo das pessoas ao entrar em contato com ele numa dessas tomografias? Aí é que está – o fato de que os cientistas estão usando versões positivas dos elétrons significa que eles contêm uma massa e um tamanho tão ridiculamente pequeno quanto o dos elétrons convencionais. Tão pequeno que, do ponto de vista deles, os espaços vazios entre os átomos são enormes. Então eles praticamente passam batido pelas partículas do corpo – os que trombam em alguma coisa resultam em pouquíssima produção de energia. Em suma: ninguém explode.

A coisa só ficaria séria mesmo se não fossem pósitrons, mas antiprótons – partículas que têm 1 836 vezes mais massa que os pobres elétrons. É quando eles entram na jogada que a porca torce o rabo.

Nos grandes aceleradores de partículas, como o Fermilab, nos EUA, e o Cern, na Europa, os cientistas já estão craques em produzir e armazenar antiprótons. Convenhamos, não é um desafio trivial. Como manter uma coisa guardada sem que ela toque o invólucro em que está contida, sob risco de aniquilação total? O segredo é usar campos magnéticos para aprisioná-los. Essas “garrafas magnéticas” já funcionam muito bem, obrigado, de forma que os pesquisadores podem agora se dar ao trabalho de pensar em maneiras de utilizar esses antiprótons. Até agora, o único uso é a aplicação em mais experimentos científicos. Mas há quem sonhe com mais.

A Força Aérea americana, por exemplo, anda gastando milhões de dólares para desenvolver projetos de armas alimentadas por antimatéria – caso vinguem, esses esquemas poderíam dar à luz bombas mais poderosas que as ogivas nucleares. Fala-se também na construção de reatores movidos por ela para a produção de energia elétrica. Faz sentido: um pacote com 10 quilos de antimatéria é capaz de gerar tanta força quanto a Usina de Itaipu trabalhando sem parar por 6 anos.

Entretanto, o uso mais entusiasmante e defendido pelos cientistas para a antimatéria é a construção de espaçonaves capazes de cruzar as vastas distâncias entre as estrelas. Parece coisa do Jornada nas Estrelas, em que a nave Enterprise fazia suas viagens interestelares com um motor alimentado por matéria e antimatéria.

O segredo é que, quando as duas se encontram, o resultado é um jato de partículas de energia pura. Se fosse possível produzir a aniquilação de modo que o jato fosse conduzido numa dada direção, a espaçonave seria impulsionada com grande força na direção oposta. É mais ou menos como funcionam hoje nossos foguetes químicos tradicionais, mas com uma quantidade de energia muito maior. Não poderia ser mais eficiente: um carro movido a antimatéria, por exemplo, só precisaria de 1 grama de combustível para rodar 10 mil quilômetros.


PD-USGOV-NASA

Caso essa tecnologia pudesse ser empregada num voo espacial, viagens a Marte ou Saturno seriam versões futuristas do que hoje é a ponte aérea Rio-São Paulo. Mas, mais que isso, essa seria a única maneira conhecida de fazer uma nave com propulsão própria atravessar, num tempo razoável (ou seja, menor que o tempo de vida de um ser humano), a gigantesca distância até as estrelas mais próximas – com a tecnologia de hoje, só conseguimos construir naves que levariam 80 mil anos para chegar à nossa vizinha Alpha Centauri, a 40 trilhões de quilômetros daqui.


A conta de luz


Tomando por base os esforços do Fermilab, o físico americano Lawrence Krauss, da Case Western Reserve University, fez as contas de quanto poderia custar, numa estimativa otimista, a produção de antimatéria. “Sendo generosos, vamos supor que, com as tecnologias atuais, poderíamos obter de 10 milhões a 20 milhões de antiprótons por dólar”, diz. “A próxima pergunta é bastante óbvia: quanta energia por esse dólar? Se convertêssemos a massa total de US$ 1 de antiprótons em energia, liberaríamos quase nada: mais exatamente, 1 milésimo de joule, o necessário para aquecer um quarto de grama de água a 1 milésimo de grau Celsius. Isso não é motivo para orgulho.”

É por essa conta que Krauss é extremamente cético a respeito dos futuros planos para a antimatéria. “Até onde eu sei, não ficou mais barato ou fácil produzir antimatéria, e eu acho que provavelmente há fortes razões físicas pelas quais você não pode fazê-la de forma muito mais barata, pelo menos com prótons”, afirma Krauss. “Então, a conclusão é, não há nenhuma grande nova aplicação que eu consiga imaginar e que seja praticável.” Mas nem todo mundo é tão pessimista.

O americano Steven Howe, por exemplo, promete enviar uma missão não tripulada a Alfa Centauri – a estrela mais próxima do sistema solar –, se alguém lhe der apenas 17 gramas de antimatéria. Ele é fundador da empresa Hbar Technologies, que tem por objetivo fomentar aplicações para as antipartículas. Segundo o cientista, não faltam propostas, e a companhia está a todo vapor. Só tem um probleminha: Para obter os 17 gramas que Howe pede, seria preciso pagar a bagatela de US$ 30 quatrilhões. O PIB mundial, em 2007, fechou em US$ 55 trilhões. Teríamos que aumentar em pouco mais de 500 vezes esse valor e então gastá-lo todo no Fermilab.

Hum... Por enquanto está difícil.

Mas Howe não desanima: “Antimatéria é uma tecnologia na sua infância”, diz. “Acredito que nas próximas décadas ela terá o mesmo impacto na nossa vida que o chip teve nos últimos 40 anos.”


Para saber mais

Antimatter: The Ultimate Mirror
Gordon Fraser, Cambridge University Press.

A Física de Jornada nas Estrelas
Lawrence Krauss, Makron Books.

Rumo ao Infinito
Salvador Nogueira, Editora Globo.

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