“Todas as nossas observações encontram simetria completa entre matéria e antimatéria, então nosso universo não deveria ter existido”, diz Christian Smorra da colaboração BASE no centro de pesquisa CERN. “Deve haver assimetria em algum lugar, mas simplesmente não entendemos onde exatamente. O que quebra a simetria, qual é a fonte?"
A busca continua. Até agora, nenhuma diferença foi encontrada entre prótons e antiprótons, e isso poderia explicar a existência de matéria em nosso Universo. No entanto, os físicos em colaboração com a BASE no CERN Research Center foram capazes de medir a força magnética dos antiprótons com uma precisão sem precedentes. No entanto, esses dados não fornecem qualquer informação sobre como a matéria se formou no universo primordial, uma vez que partículas e antipartículas deveriam ter se destruído completamente.
As últimas medições BASE mostraram a identidade completa de prótons e antiprótons, mais uma vez confirmando o Modelo Padrão da física de partículas. Cientistas de todo o mundo usam uma variedade de métodos para encontrar pelo menos algumas diferenças, de qualquer magnitude. O desequilíbrio matéria-antimatéria no Universo é um dos tópicos de discussão mais quentes da física moderna.
A colaboração multinacional BASE no CERN reúne cientistas de universidades e institutos de todo o mundo. Eles comparam com grande precisão as propriedades magnéticas de prótons e antiprótons. O momento magnético é um componente importante das partículas e pode ser representado aproximadamente como o equivalente a uma barra magnética em miniatura. O chamado fator g mede a força do campo magnético.
“A grande questão é se o antipróton tem o mesmo magnetismo que o próton”, explica Stephan Ulmer, porta-voz do grupo BASE. "Aqui está um quebra-cabeça que precisamos resolver."
A colaboração BASE apresentou medições de alta precisão do fator g antipróton em janeiro de 2017, mas as medições atuais são muito mais precisas. A medição de alta precisão atual determinou o fator g para nove dígitos significativos. Isso é equivalente a medir a circunferência da Terra com a aproximação de quatro centímetros. O valor 2.7928473441 (42) é 350 vezes mais preciso do que os resultados publicados em janeiro.
“Esse incrível aumento na precisão em um período tão curto de tempo é possível por meio de técnicas completamente novas”, diz Ulmer. Os cientistas primeiro pegaram dois antiprótons e os analisaram usando duas armadilhas Penning.
Os antiprótons são criados artificialmente no CERN e os cientistas os armazenam presos em um experimento. Os antiprótons para o experimento atual foram isolados em 2015 e medidos de agosto a dezembro de 2016. Na verdade, este é o período de retenção de antimatéria mais longo de todos os tempos. Os antiprótons passaram 405 dias no vácuo, no qual havia dez vezes menos partículas do que no espaço interestelar. Um total de 16 antiprótons foram usados, resfriados a quase zero absoluto.
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O fator g medido do antipróton foi comparado com o fator g do próton, que foi medido com incrível precisão em 2014. Em última análise, nenhuma diferença foi encontrada. Isso confirma a simetria do CPT, segundo a qual o universo tem uma simetria fundamental entre partículas e antipartículas.
Agora, os cientistas do BASE terão que desenvolver e implementar métodos para medições ainda mais precisas das propriedades do próton e do antipróton, a fim de encontrar a resposta para a pergunta de interesse de todos.
