O universo é quase desprovido de antimatéria, e os físicos ainda não descobriram por quê. A descoberta de qualquer ligeira diferença entre o comportamento da antimatéria e da matéria no campo gravitacional da Terra poderia lançar luz sobre esta questão. Átomos de positrônio, que consiste em um elétron e um pósitron, são um tipo de átomo de antimatéria sendo considerado para testar se a antimatéria cai na mesma taxa que a matéria no campo gravitacional da Terra. Mas eles têm vida curta, durando apenas 142 nanossegundos - muito pouco para realizar um experimento de gravidade da antimatéria. Os pesquisadores estão, portanto, buscando ativamente truques para fazer com que as fontes de átomos de positrônio vivam mais. Em um artigo publicado hoje na revista Revisão Física A , a colaboração da AEgIS no CERN descreve uma nova maneira de fazer positrônio de longa duração.

Para ser útil para experimentos de gravidade de antimatéria, uma fonte de átomos de positrônio precisa produzir átomos de vida longa em grandes números, e com velocidades conhecidas que podem ser controladas e não são afetadas por distúrbios como campos elétricos e magnéticos. A nova fonte AEgIS preenche todas essas caixas, produzindo cerca de 80.000 átomos de positrônio por minuto que duram 1140 nanossegundos cada e têm uma velocidade conhecida (entre 70 e 120 quilômetros por segundo) que pode ser controlada com alta precisão (10 quilômetros por segundo).

O truque? Usando um conversor especial de pósitron em positrônio para produzir os átomos e um único flash de luz laser ultravioleta que mata dois coelhos com uma cajadada. O laser leva os átomos do estado eletrônico de menor energia para um estado de alta energia de longa duração e pode selecionar entre todos os átomos apenas aqueles com uma determinada velocidade.

Esta não é a primeira vez que os pesquisadores produziram uma fonte de átomos de positrônio de vida longa. Existem outras técnicas que fazem isso, incluindo um que envolve trazer os átomos para estados eletrônicos chamados de estados de Rydberg, e que também poderia ser usado para realizar experimentos de gravidade com positrônio. Mas todos estes são muito sensíveis a campos elétricos e magnéticos, que influenciam a velocidade dos átomos e precisariam ser fatorados em futuras medições de gravidade. O novo método desenvolvido pela AEgIS é "mais limpo, "na medida em que é quase insensível a esses campos.

A próxima etapa no longo caminho para medir o efeito da gravidade no positrônio com a nova fonte AEgIS (a equipe AEgIS e outras colaborações do CERN planejam principalmente fazer medições com átomos de anti-hidrogênio) será confirmar se os átomos produzidos são eletricamente neutros. O complexo de aceleradores do CERN está atualmente fechado para um grande programa de atualização de dois anos, então, a maioria dos experimentos no Laboratório, que requerem um feixe de prótons, cessaram de operar durante este período. Uma vantagem desse experimento com positrônio é que ele não requer prótons, para que possa continuar a ser operado durante o desligamento.