Estudo confirma: antipartículas tem a mesma massa que suas partículas correspondentes

Armadilha de Penning usada para confinar partículas. Foto por: BASE collaboration

Cientistas do CERN (Conselho Europeu para Pesquisa Nuclear) compararam a massa de prótons e antiprótons de forma extremamente precisa e concluíram que ambas são iguais, confirmando as previsões teóricas da Física de Partículas. O estudo une diversas medidas feitas entre dezembro de 2017 e maio de 2019 e foi publicado na revista Nature em janeiro de 2022.

Esta pesquisa foi feita pela colaboração BASE (Experimento de Simetria Bárion Antibárion) que estuda possíveis diferenças entre matéria e antimatéria não previstas pelo modelo padrão das partículas elementares. Para tanto, eles usam um dispositivo chamado “armadilha de Penning”, um equipamento bastante sofisticado que usa campos magnéticos para confinar partículas carregadas eletricamente.

As partículas confinadas no experimento executam um movimento circular e ao medir a frequência deste movimento é possível extrair a relação entre a carga elétrica e a massa (q/m) dessa partícula. Comparando o resultado para antiprótons produzidos no Desacelerador de Antiprótons do CERN e prótons (que basicamente são átomos de hidrogênio ionizados) foi concluído que a diferença entre as medidas é menor que 16 partes por trilhão! Esta é a atualmente a comparação mais precisa que temos, sendo ao menos quatro vezes mais precisa que resultados anteriores.

Segundo as previsões do modelo teórico, com exceção das cargas elétricas, cargas de cor e spin, todas as características de partículas e antipartículas são iguais. Isto inclui a massa, tempo de vida e o momento magnético. Por serem tão parecidas, é muito difícil explicar porque existem muito mais partículas que antipartículas no nosso universo, um problema ainda sem solução conhecido como Assimetria Bariônica.

Qualquer observação não prevista pela teoria atual pode ser a dica necessária para produzir a teoria que explicará o que aconteceu com a antimatéria gerada após o Big Bang e como a matéria se tornou predominante em nosso universo. É por este motivo que temos tantos experimentos investigando a antimatéria. A pergunta é simples, mas a explicação aparentemente não. Quando resolveremos este mistério que existe desde que Paul Dirac previu a existência do pósitron?

Referências e saiba mais:

[1] Antimatter and matter respond to gravity in the same way, experiment reveals - Physics World Magazine

[2] Borchert, M. J., et al. "A 16-parts-per-trillion measurement of the antiproton-to-proton charge–mass ratio." Nature 601.7891 (2022): 53-57.

[3] BASE official website