Cientistas da Swansea University que trabalham no CERN publicaram um estudo detalhando um avanço na pesquisa de anti-hidrogênio.

Os cientistas trabalharam como parte da colaboração ALPHA, que é formada por pesquisadores e grupos de mais de uma dezena de instituições de todo o mundo, com o contingente do Reino Unido liderado pelo Professor Mike Charlton da Swansea University.

A pesquisa, financiado pelo EPSRC, foi obtido usando um aparelho nas instalações do Antiproton Decelerator no CERN, e foi publicado no Natureza Diário.

O experimento

O experimento da equipe ALPHA mostra como os cientistas melhoraram a eficiência na síntese de anti-hidrogênio, e pela primeira vez conseguiu acumular os anti-átomos, o que permitiu um maior escopo em sua experimentação.

Professor Charlton disse:"Quando um átomo excitado relaxa, emite luz de uma cor característica, a cor amarela das luzes da rua de sódio é um exemplo comum disso. Quando o átomo é hidrogênio, que é um único elétron e um único próton, e o elétron excitado decai para o estado de energia mais baixo de um mais alto, a série discreta de luz ultravioleta emitida forma a série Lyman, que tem o nome de Theodore Lyman, que observou isso há mais de 100 anos.

“A presença dessas linhas discretas ajudou a estabelecer a teoria da mecânica quântica que governa o mundo em nível atômico e é uma das pedras angulares da Física moderna.

"A linha Lyman-alfa é de fundamental importância em física e astronomia. Por exemplo, observações em astronomia sobre como a linha de emissores distantes é deslocada para comprimentos de onda mais longos (conhecido como desvio para o vermelho), nos dá informações sobre como o universo evolui, e permite testar modelos que prevêem seu futuro "

Este experimento é a primeira vez que ocorre a transição Lyman-alfa - quando as transições do elétron do hidrogênio entre os chamados estados 1S e 2P, emitir ou absorver luz ultravioleta de comprimento de onda de 121,6 nm - foi observada em anti-hidrogênio. O anti-hidrogênio é a contraparte da antimatéria ao hidrogênio, e é composto de um único anti-próton e um único anti-elétron com a última partícula também conhecida como pósitron.

Átomos animados

Para este experimento, os físicos acumularam cerca de 500 átomos de anti-hidrogênio na armadilha. Se eles não fizessem nada, eles poderiam conter esses átomos por muitos, muitos, horas sem perda. Contudo, iluminando os átomos presos com várias cores de luz ultravioleta, a equipe poderia conduzir a transição Lyman-alfa e excitar os átomos de anti-hidrogênio.

Esses átomos excitados não estão mais presos dentro do aparelho e, sendo composta de antimatéria, aniquilam-se prontamente com a matéria circundante do equipamento e são detectados.

Essa observação é significativa, pois é mais um teste de uma propriedade do anti-hidrogênio que está em boa concordância com a do hidrogênio. É também um passo fundamental para a produção de átomos de anti-hidrogênio ultra-frios, o que vai melhorar muito a capacidade de controle, manipular e realizar mais estudos de precisão no anti-átomo.

O professor Charlton disse:"Isso representa outro avanço histórico na física atômica, que deve abrir o caminho para a manipulação das energias cinéticas dos anti-átomos presos

"Embora os estudos tenham continuado nas instalações do Antiproton Decelerator no CERN, refinando ainda mais essas medições e usando as técnicas para melhorar nossa compreensão do anti-hidrogênio por meio de espectroscopia, a equipe da ALPHA fará modificações no aparelho para estudar o efeito da gravidade da Terra sobre o antiátomo. Os próximos meses serão um período emocionante para todos os envolvidos. "