O equilíbrio entre matéria e antimatéria em nosso Universo é um enigma grandioso que os físicos têm lutado para resolver por muitas décadas. Agora, estudando cuidadosamente os minúsculos elétrons, os cientistas descobriram uma maneira de pontilhar os i's.
Em 1897, o físico J. Thomson descobriu uma partícula conhecida como elétron. Desde então, os cientistas têm lutado para encontrar uma resposta para uma pergunta muito interessante: a forma de um elétron é realmente uma bola perfeita? Com base no que sabemos sobre essas partículas hoje, esse é realmente o caso. Em uma entrevista ao Futurismo, Mordecai-Mark McLow, um astrofísico do Museu Americano de História Natural, colocou isso com muita delicadeza. Segundo ele, os elétrons são redondos "dentro do erro de medição". Infelizmente, para os físicos, esse conhecimento não é tanto uma resposta quanto uma série de questões ainda mais complexas.
Esfericidade dos elétrons: debate acalorado
De acordo com o modelo físico padrão do universo, após o Big Bang, ele deveria conter quantidades iguais de matéria e antimatéria. A interação dessas duas substâncias leva inevitavelmente à aniquilação mútua devido à chamada explosão de fótons. De acordo com essa lógica, o universo em seu estado atual simplesmente não pode existir - e ainda assim vemos evidências em contrário.
Como resultado, os cientistas estão procurando qualquer sinal de assimetria na proporção de matéria e antimatéria que possa explicar por que a primeira substância é muitas vezes maior do que a segunda. Se os elétrons fossem protuberantes, apenas aproximadamente esféricos, isso poderia dar aos físicos a pista de que precisam. Mas, infelizmente, aparentemente, sua forma é perfeita. No entanto, os pesquisadores do JILA demonstraram um novo método para estudar a forma dos elétrons que pode ajudar a detectar as distorções desejadas.
A essência da nova abordagem, como tudo engenhoso, é bastante simples. Se o elétron tivesse um momento de dipolo elétrico (EDM), isso indicaria sua forma não esférica. Anteriormente, na busca por EDM, os cientistas estudaram elétrons em "feixes" de átomos e moléculas específicas. Infelizmente, o movimento do feixe limita a quantidade de tempo que os elétrons podem ser medidos, e pode ser por causa desse fator que as observações não mostraram nenhum sinal de EDM até agora.
A equipe de pesquisa da JILA adotou uma abordagem diferente. Em vez de estudar elétrons em um fluxo de partículas neutras, eles isolaram os íons moleculares de um composto inorgânico conhecido como fluoreto de háfnio usando um campo elétrico giratório. Em vez de apenas voar para o espaço, como no caso de um raio, os íons começaram a descrever pequenos círculos. Isso permitiu aos cientistas rastrear o movimento dos elétrons por 0,7 segundos - 1000 vezes mais do que em todos os experimentos anteriores!
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Fenômenos misteriosos
Confirmar ou refutar a forma redonda dos elétrons pode parecer insignificante, mas o próprio fato de estudar as características dos elétrons desempenha um papel muito importante. Atualmente, a crença predominante é que, independentemente do movimento do tempo, as leis físicas permanecem invioláveis. Mas se os cientistas encontrarem um EDM diferente de zero, ele mudará a compreensão dos níveis fundamentais da física e, potencialmente, ajudará a resolver o grande mistério sobre o equilíbrio da matéria e da antimatéria, ao qual devemos nossa existência.
Agora, depois de provar com sucesso a viabilidade de seu método, os cientistas começarão a melhorá-lo. O pesquisador principal Eric Cornell já disse à Science que os pesquisadores acreditam que serão capazes de aumentar a sensibilidade e, portanto, a precisão de suas medições em uma ordem de magnitude em apenas alguns anos.
Outros grupos também estão trabalhando em projetos semelhantes para medir a esfericidade dos elétrons. Por exemplo, uma equipe de Harvard e Yale está confiante de que no ano que vem será capaz de reduzir em 20 vezes o erro de seus cálculos. Os físicos do Imperial College acreditam que os métodos já existentes, se bem trabalhados, farão cálculos 1000 vezes mais precisos, o que eliminará uma série de teorias controversas centradas em torno do EDM potencial dos elétrons. E se sua forma ideal for finalmente comprovada, os físicos terão que procurar a resposta para um dos mistérios mais surpreendentes do universo em outro lugar.
Vasily Makarov
