SEARA DA CIÊNCIA

A ANTIMATÉRIA
Por que o Universo tem muito mais matéria que antimatéria?


Trilhas deixadas por um elétron (matéria) e um pósitron (antimatéria) ao se formarem em uma câmara de nuvens.

Se uma boa quantidade de energia estiver disponível, é possível haver a produção de um par partícula-antipartícula. Hoje em dia, essa energia só está presente, na concentração necessária, em grandes aceleradores ou em certos processos astrofísicos muito raros. No entanto, logo após o Big Bang certamente havia uma quantidade enorme de energia disponível e altamente concentrada, já que o Universo ainda era bem pequeno. A hipótese do Big Bang, portanto, indica que, logo que o Universo surgiu e começou a se expandir, matéria e antimatéria deve ter aparecido simultaneamente. E, como aparecia em pares de partícula e antipartícula, ambas deviam surgir com a mesma quantidade. Era de se esperar, portanto, que tão logo formadas, as partículas e antipartículas se aniquilassem mutuamente. Com a expansão do Universo, a densidade de energia disponível iria gradualmente diminuindo e o processo de criação de novos pares acabaria. Restaria apenas radiação em um Universo uniforme, sem estrelas, planetas nem nada.

É óbvio que isso não aconteceu e o Universo está cheio de matéria e quase não tem antimatéria. Qual a razão para essa assimetria evidente?

Até há bem pouco tempo não havia nenhuma explicação convincente. Hoje, porém, já há indícios fortes de uma explicação para esse fato incontestável.

O físico Andrei Sakharov sugeriu que, por alguma razão, a produção de matéria no Big Bang teria sido um pouquinho maior que a produção de antimatéria. Acontece que existem processos nos quais uma partícula pode se transformar em sua antipartícula. Se a freqüência de mutação fosse simétrica, isto é, partículas virassem antipartículas com a mesma chance de antipartículas virarem partículas, não haveria excesso de matéria (como realmente há) no Universo. Mas, calculando-se quanta radiação e quanta matéria existe hoje no Universo visível, chega-se a conclusão que bastaria um excesso de 1 partícula para cada bilhão de pares formados no Big Bang para resolver o enigma. Isto é, para cada 1.000.000.000 de antipartículas geradas no Big Bang, haveriam 1.000.000.001 partículas. Como o número de pares produzidos era gigantesco, esse pequeno excesso relativo explicaria toda a matéria que hoje forma as galáxias, estrelas, planetas e nossos corpos.


Andrei Sakharov
Além de dar esse palpite, Sakharov sugeriu que tipos de processos poderiam explicar a assimetria na formação de matéria e antimatéria. Um deles envolvia um tipo de simetria chamada "simetria de carga-paridade" (C-P) que existe entre partículas e antipartículas. Se essa simetria pudesse ser violada um pouquinho o decaimento de partículas em antipartículas poderia ser ligeiramente menor que o decaimento inverso e a matéria prevaleceria.

Por muito tempo, os físicos procuraram, sem sucesso, essa "quebra de simetria". Em 1956, dois físicos sino-americanos, Chen Ning Yang e Tsung Dao Lee, mostraram, teoricamente, que a simetria de paridade era violada em certos processos nucleares. Quando essa previsãp foi confirmada em laboratório surgiu a esperança de que também outras simetrias pudessem ser violadas. É sobre essa busca de simetrias violadas que falaremos no próximo capítulo.


As simetrias C, P e T e suas oportunas violações.

Paul Dirac e sua mania pela precisão de linguagem.