Experimento começa a pesquisar mistério cósmico da antimatéria

Com informações da New Scientist - 25/01/2022

O núcleo de fibras de germânio ficará dentro de um tanque, cujas paredes detectarão o evento, caso ele ocorra.
[Imagem: P. Krause]

Desequilíbrio matéria-antimatéria

Um novo experimento, que poderá finalmente esclarecer um dos maiores mistérios da física moderna, está prestes a entrar em operação na Itália.

A Colaboração Legend é um projeto internacional que visa explicar por que há muito mais matéria do que antimatéria no Universo.

A partir deste ano, e pelos próximos cinco anos, sua primeira etapa, chamada Legend-200, usará detectores de germânio altamente sensíveis para coletar dados no Laboratório Nacional Gran Sasso.

A antimatéria é composta de antipartículas que têm a mesma massa que as partículas padrão (de matéria), mas com outras propriedades, como carga, opostas a elas.

O detector Legend-200 vai examinar a hipótese de que partículas subatômicas minúsculas, leves e sem carga, chamadas neutrinos - elas próprias um mistério - possam ser suas próprias antipartículas. Em outras palavras, neutrinos e antineutrinos podem ser uma e a mesma coisa e, portanto, podem aniquilar uma partícula semelhante.

O equipamento vai investigar essa possibilidade procurando indícios de um processo chamado "decaimento beta duplo sem neutrinos". Esse processo - por enquanto apenas teórico e muito raro mesmo na teoria - ocorreria quando dois nêutrons se transformam espontaneamente em dois prótons, emitindo dois elétrons e dois antineutrinos.

O módulo de detecção de cintilação, com suas fibras captadoras de luz (verde). À direita, embaixo, a parte inferior do criostato, que será preenchido com argônio líquido e conterá os módulos de fibra.
[Imagem: Enrico Sacchetti]

Germânio

Um par de antineutrinos emitidos por um núcleo de germânio duplamente decaído irá eventualmente, em teoria, se autoaniquilar, deixando apenas a emissão de elétrons, o que seria a prova de um evento que destrói seletivamente a antimatéria.

O número 200 no nome do detector refere-se à massa de germânio usada para tentar gerar o evento, que deverá ser captado no tanque de água que envolve o núcleo de germânio, por meio de um processo chamado radiação Cherenkov.

Se isso for observado, teremos visto pela primeira vez um processo que favorece a existência de matéria sobre a antimatéria, possivelmente explicando o desequilíbrio matéria-antimatéria no Universo.

Como o evento é muito raro, dificilmente teremos uma palavra final sobre o assunto apenas com este experimento. Em vista disso, a equipe já está trabalhando no projeto de um detector com maior volume de germânio, o Legend-1000.