Pela primeira vez, cientistas da Universidade Técnica de Munique (TUM) e do Instituto Max Planck de Física do Plasma (IPP) conseguiram guiar positrons sem perdas, as antipartículas de elétrons, em uma armadilha de campo magnético. Este é um passo importante para a criação de um plasma de matéria-antimatéria de elétrons e pósitrons como os plasmas que se acredita ocorrerem perto de estrelas de nêutrons e buracos negros. Em uma entrevista, Dra. Eve Stenson apresenta seu trabalho de pesquisa.

Por que você quer atrair pósitrons para uma armadilha?

Ser capaz de capturar e confinar pósitrons é fundamental para estudar o que é conhecido como plasma de par elétron-pósitron. Esses plasmas são de grande interesse tanto para a investigação de questões fundamentais na física dos plasmas quanto na astrofísica.

O que é tão difícil em capturar pósitrons?

Os pósitrons são as antipartículas dos elétrons, eles têm as mesmas propriedades, exceto que eles são carregados positivamente em vez de negativamente. Quando um pósitron atinge um elétron, ambos se aniquilam instantaneamente em um flash de luz. E uma vez que existem elétrons em abundância em todos os lugares da Terra, é extremamente difícil armazenar pósitrons de forma que eles sobrevivam por pelo menos um tempo.

Felizmente, temos a fonte de pósitron mais poderosa do mundo, NEPOMUC (fonte de pósitrons induzida por nêutrons Munique), aqui em Garching, ao norte de Munique, na Research-Neutronsource Heinz Maier-Leibnitz (FRM II). Ele pode produzir 900 milhões de pósitrons por segundo.

Os físicos do plasma vêm simulando esse plasma elétron-pósitron há 40 anos. Agora você deu um passo decisivo mais perto de alcançá-lo na prática. Como você fez isso?

Na verdade, é muito difícil guiar partículas carregadas, como os pósitrons positivos, para uma armadilha magnética. As mesmas regras da física que confinam as partículas dentro dessa armadilha, infelizmente, também mantêm as partículas que deveriam entrar.

Nossa armadilha tem um campo magnético muito semelhante ao da Terra ou de outros corpos celestes. Tivemos a ideia de aplicar brevemente uma voltagem elétrica à borda da armadilha para guiar os pósitrons através das "barras" magnéticas. Quando desligamos a tensão novamente, os pósitrons permanecem presos na gaiola. Funcionou tão bem, até nós ficamos surpresos.

Há quanto tempo você consegue confinar os pósitrons?

... por um pouco mais de um segundo. Nenhum grupo no mundo conseguiu fazer isso com antimatéria neste tipo de armadilha.

Quais são os benefícios dos resultados para a física do plasma ou outras áreas?

O objetivo do Grupo APEX (A Positron-Electron Experiment) do Max Planck Institute for Plasma Physics é produzir um plasma de matéria-antimatéria de elétrons e pósitrons e confinar esse plasma em uma gaiola magnética. O primeiro passo, Contudo, é ser capaz de produzir e armazenar pósitrons suficientes. A próxima etapa é realmente criar e examinar esses plasmas.

A astrofísica presume que tais plasmas exóticos ocorrem nas proximidades de estrelas de nêutrons e buracos negros. Na física do plasma terrestre, a simetria das massas do pósitron e do elétron deve levar a novas descobertas sobre ondas e turbulência nos plasmas - descobertas que podem nos ajudar a usar a fusão nuclear para geração de energia no futuro.