Ônibus espacial leva caçador de anti-universo para o espaço

Marc-Andre Miserez, da Swissinfo - 29/04/2011

AMS-02 - Espectrômetro Magnético Alfa, um detector de partículas cósmicas cujo principal objetivo é encontrar indícios da antimatéria.
[Imagem: MIT]

Quando o ônibus espacial Endeavour decolar para sua última viagem, ele estará levando ao espaço um dos experimentos científicos mais esperados de todos os tempos.

O Espectrômetro Magnético Alfa - ou AMS (Alpha Magnetic Spectrometer) vai tentar descobrir se a antimatéria e a matéria escura se escondem perto da Terra.

O observatório vai verificar sistematicamente os raios cósmicos em busca do anti-universo, um universo formado por antimatéria, antimatéria esta que deveria ter sido criada pelo Big Bang na mesma proporção que a matéria ordinária.

Detector de antimatéria

Com nada menos do que 16 nacionalidades, o detector de antimatéria chama-se na verdade AMS-02 - o que indica que este é o segundo de sua espécie.

Já em 1998, o AMS-01, que foi embarcado na última viagem do ônibus espacial Discovery à estação russa Mir, fornecia em apenas nove dias uma porção de dados sobre as partículas que constituem os raios cósmicos, que bombardeiam constantemente a Terra vindo do espaço interestelar.

O objetivo na época era mostrar principalmente que o aparelho era capaz de resistir às difíceis condições do lançamento e da viagem no espaço.

O AMS-02 deve operar dez anos ou mais. Os cientistas o chamam de "Telescópio Hubble dos raios cósmicos".

Para detectar esses raios, oriundos do Sol, mas também de estrelas próximas ou de explosões de supernovas das profundezas do Universo, precisamos nos livrar do filtro constituído pela atmosfera terrestre. A 300 quilômetros da terra firme, a Estação Espacial Internacional, que gira mais de 15 vezes em torno da Terra em 24 horas, é o ponto ideal de instalação.

O coração do AMS é um grande ímã cilíndrico, com um furo no seu centro, uma espécie de donut gigante, que será usado para separar as partículas de raios cósmicos pela sua carga elétrica. Uma série de sensores ligados a mais de 600 computadores de bordo fará a análise dos dados.

Antipartículas

"Vamos poder fazer um mapeamento completo da radiação da Terra: composição química, variações temporais, variações espaciais... em 100 anos que conhecemos os raios cósmicos, esta é a primeira vez que teremos tantos dados sobre o fenômeno," entusiasma-se Martin Pohl, membro da direção do projeto AMS-02 e responsável da área de física da Universidade de Genebra, na Suíça, que desempenhou um papel central na concepção e na construção do detector de trajetórias de partículas.

Além das partículas-padrão, o espectrômetro deve também capturar antiprótons e pósitrons, os componentes básicos da antimatéria.

O AMS-01 já havia encontrado esses componentes, mas em quantidades tão pequenas que podiam muito bem ter sido gerados ao longo dos 13 bilhões de anos da história do Universo, por meio da colisão de partículas. Neste caso, eles não têm praticamente nenhuma chance de se unir para formar átomos.

O Espectrômetro Magnético Alfa instalado no compartimento de carga do ônibus espacial Endeavour.
[Imagem: Michele Famiglietti/AMS-02 Collaboration]

Antiestrelas

No entanto, o que interessa aos físicos é a antimatéria original, a do início dos tempos. E normalmente ela deve ser encontrada na forma de átomos, pelo menos um dos dois elementos químicos mais simples: o hidrogênio e o hélio.

"O AMS-01 não encontrou nenhum anti-hélio em um milhão de átomos. Se o AMS-02 não encontrar nada em um bilhão, teremos que parar nossa busca," explica Martin Pohl. "Mas se a gente achar alguma coisa, isto significa que há pequenos bolsões de antimatéria que sobreviveram ao Big Bang".

E se, além disso, os detectores descobrirem átomos mais pesados, como o do anticarbono, e sabendo que esses itens só podem ser forjados no centro das estrelas, isso significaria que existem, em algum lugar, antiestrelas. Uma hipótese que o físico acha "ainda mais fascinante ... e muito mais improvável".

Mais forte do que o LHC

Quanto à matéria escura, se o componente de base dela for uma partícula, o AMS-02 vai acabar encontrando-a. Eventualmente junto com outras esquisitices, como estados ainda desconhecidos da matéria.

Na verdade, este espectrômetro espacial é perfeitamente complementar ao LHC, o enorme acelerador de partículas do CERN (Centro Europeu de Pesquisa Nuclear).

No Grande Colisor de Hádrons, são recriadas partículas - no espaço elas são observadas em seu ambiente natural. Com a vantagem notável de que, no espaço, as partículas atingem energias ainda fora do alcance do maior acelerador construído na Terra.

O CERN está, portanto, profundamente associado ao projeto. Ele realizou os testes dos detectores do AMS-02 e irá processar os dados transmitidos do espaço enquanto espera acolher, em um novo edifício, o centro de controle do experimento.

Dedos cruzados

Tudo isso, é claro, desde que dê tudo certo com o lançamento e a acoplagem na Estação Espacial Internacional, onde o AMS-02 ficará instalado, como se fosse mais um módulo.

O AMS-02 faz parte da carga do ônibus espacial Endeavour, que fará seu último voo na tarde desta sexta-feira.

Enquanto o Discovery já está a caminho do museu, só fica faltando no programa uma missão do Atlantis. Depois disso, na pendência das futuras naves americanas, só as naves russas Soyuz continuarão servindo de táxi para os passageiros da Estação Espacial.

As cargas, por sua vez poderão ser levadas pelas naves automáticas europeia e japonesa.

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Concepção artística do AMS já instalado na Estação Espacial Internacional.
[Imagem: NASA]

Antimatéria

A antimatéria é a matéria com carga elétrica invertida.

Os átomos são feitos de prótons (+) e elétrons (-), enquanto os antiátomos são feitos de antiprótons (-) e de elétrons positivos ou pósitrons (+).

Colocadas na presença uma da outra, uma partícula e sua antipartícula se aniquilam, gerando alta energia.

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Big Bang

O Big Bang, ao contrário, foi a criação gigantesca de matéria da energia, que produziu quantidades iguais de matéria e antimatéria.

Mas essas partículas não se aniquilaram todas mutuamente (caso contrário, nada existiria) e a antimatéria parece ter desaparecido quase por completo, antes mesmo de ter tempo de se organizar em átomos.

O mecanismo pelo qual a natureza tenha manifestado essa "preferência pela matéria" permanece desconhecido.

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Matéria escura

Ao observar as galáxias, vemos que elas giram bem mais rápido do que deveriam de acordo com a massa visível e as leis da gravidade.

Parte da massa delas é formada por algo que não reflete a luz. Trata-se mais provavelmente de partículas ainda desconhecidas.

Hoje estima-se que a matéria visível só forma cerca de 4% da massa do universo. O resto é matéria e energia escura.

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Energia escura

É a força que faz que, ao invés de frear, o movimento do Universo se acelere.

É uma espécie de antigravidade, sobre a qual a ciência ainda não tem nenhuma teoria convincente.

No entanto, ela não pertence às áreas de pesquisa do AMS 02.

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