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O que é antimatéria e por que é o material mais caro do mundo?

Átomos compõem toda a matéria que existe, mas eles têm de conviver no Universo com a antimatéria. - Getty Images/iStockphoto
Átomos compõem toda a matéria que existe, mas eles têm de conviver no Universo com a antimatéria. Imagem: Getty Images/iStockphoto

Marcelle Souza

Colaboração para o UOL

16/06/2019 04h00

Resumo da notícia

  • Partículas de antimatéria são raras e duram pouco, mas seu uso atrai cientistas
  • Elas podem ser usadas na medicina ou na geração de energia
  • O jeito é criá-las artificialmente, o que custa caro: 1 g sairia por R$ 25 trilhões

Elas são raras, difíceis e caras de serem produzidas em laboratório --sério, estamos falando de trilhões de dólares. Além disso, duram muito pouco. Mesmo assim, cientistas de todo mundo quebram a cabeça para estudar as partículas de antimatéria. Tanto esforço e dinheiro envolvidos nessas pesquisas têm uma boa explicação: elas podem, no futuro, gerar energia ou ajudar a medicina a detectar câncer.

Antes de falar das suas promessas, no entanto, é preciso explicar o que é esse tipo de material.

O primeiro passo para entendê-la é saber que nós e tudo que nos rodeia (plantas, estrelas, planetas e os nossos órgãos, por exemplo) é constituído por matéria. A astrônoma Angela Cristina Krabbe, professora da Universidade do Vale do Paraíba, explica que a matéria é formada por átomos, que, por sua vez, são compostos de elétrons (de carga negativa), prótons (positiva) e nêutrons (neutra).

Isso era o que os cientistas acreditavam até 1928, quando o físico britânico Paul Dirac demonstrou a existência de algo oposto à matéria: a antimatéria. A descoberta foi tão significativa que Dirac acabou levando o Nobel de Física por isso.

Isso significa que "toda partícula tem uma espécie de gêmea correspondente na natureza", explica Eduardo Sato, doutorando no Instituto de Física da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp). Nesse sentido, os "gêmeos" dos elétrons são os anti-elétrons, partículas que se comportam de forma parecida e têm carga oposta. Eles são chamados de pósitrons e, mesmo que a gente não veja, já topamos com algum deles por aí. Quer um exemplo?

Uma banana emite, em média, um pósitron a cada 75 minutos, diz Sato. Rapidamente, ele encontra um elétron, o que leva à aniquilação dos dois. E é aí que começa o problema. E não estamos falando isso porque o resultado desse "match" é uma liberação de radiação.

Estudar a antimatéria é muito difícil porque ela dura pouco. Isso porque basta encontrar uma partícula de matéria para que os dois se aniquilem. E não é só isso: na natureza, as antipartículas existem em número muito menor do que as partículas. Ou seja, tem muito mais elétron do que pósitron no espaço.

De acordo com o modelo do Big Bang, que explica o início do Universo, tanto a matéria quanto a antimatéria devem ter sido criadas em quantidades iguais no começo do Universo. Mas o que sabemos é que existe muito mais matéria do que antimatéria, e alguma coisa deve ter ocorrido para causar essa assimetria
Angela Krabbe, astrônoma da Universidade do Vale do Paraíba

Quem achar uma explicação para esse enigma pode nos ajudar a entender melhor o Universo. Tanto é que estudar esse desequilíbrio é o objeto de estudo de Sato, que mantém o blog Torta de Maça Primordial.

Em laboratório

A saída dos cientistas para driblar a escassez e a curta duração da antimatéria foi tentar produzi-la de forma artificial. Para isso, eles usam grandes aceleradores de partículas, que simulam em laboratório, a criação do Universo -- em escala bem menor, é claro.

O principal problema é que não se consegue isolar direito a antimatéria
Eduardo Sato, físico da Unicamp

O máximo que pesquisadores conseguiram foi manter manter partículas de antimatéria "vivas" por 15 minutos, mas em um ambiente de vácuo ideal e controlado. Isso faz com que qualquer estudo seja uma corrida contra o tempo.

Como se não bastasse esse entrave, há outro grande problema: criá-la artificialmente é algo caro e pouquíssimo eficiente. Quer ver?

Criar uma só partícula de antimatéria requer o uso de 10 mil partículas de matéria. Isso é feito em altíssimas velocidades, gastando uma quantidade enorme de energia, o que eleva muito (muito mesmo!) os custos da operação.

Essas são conclusões de um estudo realizado por cientistas da Nasa e de duas universidades da Pensilvânia, nos Estados Unidos. A pesquisa mostrou que, para produzir um grama de antimatéria, seria preciso investir aproximadamente R$ 25 trilhões. Isso é mais de três vezes o PIB (produto interno bruto) do Brasil, que fechou 2018 em R$ 6,8 trilhões.

Para que tanto esforço?

Apesar de cara, a pesquisa da antimatéria pode não só desvendar alguns segredos do Universo mas também mudar a vida aqui na Terra. Em primeiro lugar, ela poderia substituir outras fontes de energia, já que a radiação resultante do choque dessas partículas é proporcionalmente muito alta.

A aniquilação de um grama de antimatéria com um grama de matéria resultaria na liberação de 50 GWh de energia, o suficiente para manter uma lâmpada de 100 W acesa por mais de 57 mil anos
Eduardo Sato, físico da Unicamp

Em vez de deixar a luz acessa por tanto tempo, o ideal seria usar essa radiação para a investigação espacial. Isso possibilitaria, por exemplo, mandar satélites, foguetes e astronautas para o espaço com muito menos energia. Além disso, eles ainda poderiam chegar mais longe.

Outro uso seria na medicina. Estudos apontam que essa radiação pode ser uma forma bem eficaz de detectar casos de câncer com maior antecedência. Só que isso está longe de chegar aos consultórios médicos.

"Eu sempre falo que, em física, a gente avança um pouco de cada vez. Por exemplo, alguém teve que estudar os semicondutores antes de criar o computador, o celular", diz Sato. Vamos precisar de um pouco de paciência.

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