\u00daltimo dia do m\u00eas, dia de tema a pedido dos leitores. E vejam s\u00f3, algu\u00e9m pediu um tema que eu j\u00e1 estava interessado em escrever: antimat\u00e9ria. O que \u00e9 antimat\u00e9ria? \u00c9 mat\u00e9ria, mas… ao contr\u00e1rio. Uma poss\u00edvel fonte de energia perfeita, mas cheia de complica\u00e7\u00f5es.<\/p>\n
Embora existam outras formas de definir antimat\u00e9ria, a ideia mais pr\u00e1tica e reprodut\u00edvel \u00e9 consider\u00e1-la baseada em carga. Muitos j\u00e1 devem ter estudado que das part\u00edculas que formam o \u00e1tomo, o el\u00e9tron tem carga negativa e o pr\u00f3ton tem carga positiva. Isso \u00e9 o que observamos todas as vezes que olhamos de perto a mat\u00e9ria que forma nosso universo.<\/p>\n
O el\u00e9tron tem carga negativa e \u00e9 mat\u00e9ria, o p\u00f3sitron tem carga positiva e \u00e9 antimat\u00e9ria. Se os dois chegarem perto um do outro, eles se atraem (cargas inversas atraem, cargas iguais repelem) e se aniquilam, virando energia pura em forma de f\u00f3tons. Mas como podemos ver claramente ao nosso redor, isso n\u00e3o acontece com frequ\u00eancia. Se antimat\u00e9ria fosse minimamente comum, tudo j\u00e1 teria explodido de forma brilhante muito tempo atr\u00e1s.<\/p>\n
E aqui, a primeira quest\u00e3o interessante: por que existe mat\u00e9ria ao nosso redor e n\u00e3o antimat\u00e9ria? N\u00e3o existe nenhuma regra natural impedindo a cria\u00e7\u00e3o de antimat\u00e9ria, do ponto de vista do universo, tanto faz el\u00e9tron ou p\u00f3sitron. Ou mesmo qualquer outra part\u00edcula fundamental com carga. Pode ser de um tipo ou de outro. Mas alguns bilh\u00f5es de anos depois, c\u00e1 estamos n\u00f3s com basicamente s\u00f3 mat\u00e9ria ao nosso redor.<\/p>\n
Ainda \u00e9 uma quest\u00e3o sem resposta definitiva. A teoria mais aceita \u00e9 que no come\u00e7o, bem no come\u00e7o mesmo, milim\u00e9trica fra\u00e7\u00e3o de nanosegundo depois do Big Bang, foram criadas as condi\u00e7\u00f5es para gerar mat\u00e9ria e antimat\u00e9ria. A imensa maioria se aniquilou, gerando a energia incr\u00edvel da explos\u00e3o inicial, mas por algum motivo, sobrou um pouco de mat\u00e9ria como conhecemos. Esse pouco que sobrou serviu para criar gal\u00e1xias, estrelas, planetas e… n\u00f3s. Somos totalmente mat\u00e9ria.<\/p>\n
Qual o motivo? N\u00e3o se sabe. Talvez uma parte da antimat\u00e9ria tenha ficado presa em buracos negros, escapando da aniquila\u00e7\u00e3o e deixando um extra de mat\u00e9ria \u201cnormal\u201d para utiliza\u00e7\u00e3o posterior. Faz muito sentido que quase tudo o que foi criado acabou aniquilado e transformado em energia (o universo ainda \u00e9 mais quente do que o zero absoluto, ent\u00e3o tem energia de sobra passeando por a\u00ed), mas n\u00e3o porque sobrou mat\u00e9ria.<\/p>\n
S\u00f3 sobrou. Ainda bem, n\u00e3o estar\u00edamos aqui sem esse desequil\u00edbrio inicial. A informa\u00e7\u00e3o mais importante para este texto \u00e9 que n\u00e3o \u00e9 imposs\u00edvel existir antimat\u00e9ria, tanto que conseguimos fazer min\u00fasculas quantidades dela em aceleradores de part\u00edculas. Com muito esfor\u00e7o, \u00e9 poss\u00edvel at\u00e9 fazer \u00e1tomos de antimat\u00e9ria, mais especificamente hidrog\u00eanio por sua simplicidade.<\/p>\n
E eles fazem exatamente o que se espera deles: se colocar um \u00e1tomo de antimat\u00e9ria do lado de um \u00e1tomo de mat\u00e9ria, eles se atraem e explodem virando energia pura. O que realmente \u00e9 interessante para uma esp\u00e9cie que adora gerar energia como a nossa. Combust\u00e3o, uma das formas mais comuns de produ\u00e7\u00e3o de energia que temos atualmente, tem uma grande efici\u00eancia energ\u00e9tica se comparada com outras fontes, mas ainda uma piada de mau gosto se comparada com a energia produzida por colis\u00e3o de mat\u00e9ria e antimat\u00e9ria.<\/p>\n
Seria literalmente aplicar a equa\u00e7\u00e3o do Einstein: E=MC\u00b2, 100% (virtualmente) de energia produzida por unidade de massa. Se o seu carro usasse antimat\u00e9ria ao inv\u00e9s de gasolina, voc\u00ea provavelmente passaria anos sem reabastecer. \u00c9 absurdo assim. Evidente que se fosse minimamente pr\u00e1tico produzir e armazenar antimat\u00e9ria, j\u00e1 seria a base de toda nossa produ\u00e7\u00e3o de energia no mundo. At\u00e9 porque n\u00e3o tem energia mais limpa que essa: \u00e9 s\u00f3 energia, sem nenhuma polui\u00e7\u00e3o.<\/p>\n
Mas \u00e9 claro, antimat\u00e9ria n\u00e3o \u00e9 utilizada em lugar nenhum: \u00e9 o material mais caro de produzir do mundo, at\u00e9 hoje s\u00f3 conseguimos produzir algumas nanogramas, nada que possa ser visto sem um microsc\u00f3pio poderoso. Tem que ser part\u00edcula fundamental por part\u00edcula fundamental. E tem mais: mesmo que consegu\u00edssemos fazer uma quantidade relevante, ainda tem o problema de armazenar. Antimat\u00e9ria \u00e9 um homem-bomba incans\u00e1vel, querendo abra\u00e7ar mat\u00e9ria comum e explodir o tempo todo.<\/p>\n
A \u00fanica forma de manter antimat\u00e9ria est\u00e1vel num mundo formado por mat\u00e9ria \u00e9 atrav\u00e9s de poderosos campos magn\u00e9ticos, que n\u00e3o a deixam sequer chegar perto das paredes de qualquer coisa que seja usada como local de armazenamento. Qualquer vacilo e tudo explode, e explode com a maior pot\u00eancia poss\u00edvel pelas leis da F\u00edsica (de fazer bomba at\u00f4mica passar vergonha). Um carro com um tanque de antimat\u00e9ria estaria a uma fra\u00e7\u00e3o de segundo de ter uma falha de conten\u00e7\u00e3o e acabar com a cidade inteira no processo.<\/p>\n
At\u00e9 por isso eu sempre reviro os olhos quando vejo fic\u00e7\u00e3o cient\u00edfica usando antimat\u00e9ria como fonte de energia. Voc\u00ea teria paz viajando numa nave que pode virar o Big Bang Jr. se um sistema extremamente complexo de conten\u00e7\u00e3o falhar por um nanossegundo? Acho que nem rob\u00f4s topariam isso.<\/p>\n
Mas \u00e9 claro, existem outras formas de lidar com isso. Faria muito mais sentido ter a usina de produ\u00e7\u00e3o de antimat\u00e9ria e a de energia baseada nela instaladas no espa\u00e7o, com centenas de milh\u00f5es de quil\u00f4metros de dist\u00e2ncia do ser vivo mais pr\u00f3ximo, e usar lasers para transmitir energia. Inclusive usar lasers para transmitir energia para naves em trajet\u00f3rias longas \u00e9 uma das ideias que provavelmente vira realidade num futuro nem t\u00e3o distante.<\/p>\n
Tem o que fazer com antimat\u00e9ria para avan\u00e7ar e muito a tecnologia humana, s\u00f3 n\u00e3o \u00e9 uma boa coisa para se manter por perto do que voc\u00ea n\u00e3o aceita que exploda eventualmente. Se n\u00e3o nos explodirmos por outros motivos antes disso, eu confio nesse m\u00ednimo de bom senso dos humanos de um futuro distante. Ou est\u00e1 a\u00ed a resposta para o Paradoxo de Fermi (se o universo \u00e9 t\u00e3o grande e t\u00e3o antigo, por que n\u00e3o estamos vendo alien\u00edgenas?), talvez uma parcela das explos\u00f5es que atribu\u00edmos \u00e0s supernovas sejam civiliza\u00e7\u00f5es alien\u00edgenas fazendo besteira com antimat\u00e9ria e se destruindo no processo.<\/p>\n
Mas, se voc\u00ea tem uma mente curiosa como a minha, deve estar se perguntando por que mat\u00e9ria \u00e9 mat\u00e9ria e antimat\u00e9ria \u00e9 antimat\u00e9ria. Por que uma \u00e9 positiva e outra negativa (ou vice-versa)? Vamos primeiro para a parte sem\u00e2ntica da coisa, a \u00fanica constante entre mat\u00e9ria e antimat\u00e9ria s\u00e3o caracter\u00edsticas fundamentais invertidas. Carga positiva e negativa podem trocar de nome e dar no mesmo. \u00c9 a mesma coisa que se perguntar por que cima \u00e9 cima e baixo \u00e9 baixo, s\u00e3o s\u00f3 nomes que demos. Se as palavras fossem ao contr\u00e1rio, ainda saber\u00edamos que estamos apontando para duas dire\u00e7\u00f5es opostas.<\/p>\n
Se duas coisas se atraem por causa do campo eletromagn\u00e9tico, tem cargas opostas. Se duas coisas se afastam por causa do campo eletromagn\u00e9tico, tem cargas iguais. Pode chamar de positivo e negativo, pode chamar de esquerda e direita, pode chamar at\u00e9 de Sandy e J\u00fanior que a l\u00f3gica sempre \u00e9 a mesma.<\/p>\n
Agora, tem uma quest\u00e3o mais profunda que eu tentei responder e n\u00e3o consegui: o que faz uma coisa ser negativa ou positiva em rela\u00e7\u00e3o a sua carga no campo eletromagn\u00e9tico? Sim, sabemos que existem dois lados, mas quem escolhe o lado? Bom, no caso do pr\u00f3ton, que tem carga positiva, podemos usar a explica\u00e7\u00e3o dos quarks que formam o pr\u00f3ton: a soma da carga dos quarks \u00e9 positiva. S\u00f3 que s\u00f3 avan\u00e7amos uma casa, n\u00e3o? Por que os quarks t\u00eam a carga que t\u00eam? E o el\u00e9tron? Por que \u00e9 negativo?<\/p>\n
A\u00ed entra o problema da part\u00edcula fundamental: chegamos no limite da divis\u00e3o da mat\u00e9ria. Todas as caracter\u00edsticas que conhecemos do que est\u00e1 ao nosso redor surgem da combina\u00e7\u00e3o das part\u00edculas fundamentais delas. Mas quando voc\u00ea chega na menor divis\u00e3o, fica dif\u00edcil explicar os porqu\u00eas. As coisas s\u00f3 s\u00e3o daquele jeito. Carga \u00e9 uma caracter\u00edstica fundamental da mat\u00e9ria, ela est\u00e1 l\u00e1. Ela nasceu desse jeito.<\/p>\n
E como nesse universo nada se cria, nada se destr\u00f3i, tudo se transforma, as part\u00edculas fundamentais j\u00e1 sa\u00edram do Big Bang desse jeito. N\u00e3o tem como afirmar o que fez a mat\u00e9ria ser mat\u00e9ria e n\u00e3o antimat\u00e9ria, porque em tese, e aqui uma bela de uma insanidade, ela nem deveria existir. A l\u00f3gica conhecida de funcionamento da realidade diz que essas part\u00edculas sempre se manifestam em pares, feitas para se aniquilar.<\/p>\n
O el\u00e9tron \u00e9 negativo porque \u00e9 a forma dele se aniquilar com o p\u00f3sitron (carga positiva), se por algum acaso o el\u00e9tron n\u00e3o encontra um p\u00f3sitron, ele ganha o direito de existir. A realidade \u00e9 um erro ainda inexplic\u00e1vel. Antimat\u00e9ria \u00e9 algo fascinante porque ela falhou em cumprir seu papel bilh\u00f5es de anos atr\u00e1s e deixou um restinho de mat\u00e9ria na realidade. Essa distra\u00e7\u00e3o moment\u00e2nea foi o suficiente para pintar o c\u00e9u de pontos luminosos e encantar macacos pelados num planeta rochoso.<\/p>\n
A partir da revolu\u00e7\u00e3o da F\u00edsica Qu\u00e2ntica, muitas de nossas certezas foram jogadas no lixo. Ainda estamos tentando entender o que diabos acontece nas menores escalas da mat\u00e9ria (e at\u00e9 mesmo nas maiores, o que \u00e9 mat\u00e9ria escura?), e uma das explica\u00e7\u00f5es para isso \u00e9 a exist\u00eancia de campos permeando toda a realidade, um deles o eletromagn\u00e9tico. Flutua\u00e7\u00f5es nesse campo geram as caracter\u00edsticas b\u00e1sicas da mat\u00e9ria e governam como as coisas interagem. N\u00e3o sei se voc\u00ea sabe, mas \u00e9 a resist\u00eancia eletromagn\u00e9tica dos seus \u00e1tomos que faz com que as coisas sejam s\u00f3lidas. Seus \u00e1tomos n\u00e3o batem nos \u00e1tomos da parede, eles s\u00e3o repelidos antes de encostar. At\u00e9 porque \u00e1tomos s\u00e3o basicamente espa\u00e7o vazio, e vazio por vazio voc\u00ea poderia atravessar qualquer coisa sem a repuls\u00e3o eletromagn\u00e9tica.<\/p>\n
O campo eletromagn\u00e9tico interage com o el\u00e9tron de forma a criar uma carga negativa. Se fosse o contr\u00e1rio, o p\u00f3sitron, interagiria criando uma carga positiva. Por que ele faz isso, n\u00e3o sei. E considerando que eu vi algumas explica\u00e7\u00f5es que precisavam de Teoria das Cordas para tentar fazer senso disso, duvido que eu tenha passado reto por uma explica\u00e7\u00e3o muito bem aceita. A explica\u00e7\u00e3o que eu li tinha a ver com a forma do el\u00e9tron (que era oco) e a do pr\u00f3ton (que era preenchido), dentro da l\u00f3gica da Teoria das Cordas, mas eu admito que passou muito do meu limite. Fica s\u00f3 como sugest\u00e3o de pesquisa para quem quiser trazer informa\u00e7\u00f5es novas para c\u00e1.<\/p>\n
E s\u00f3 relembrando: chegar no ponto de n\u00e3o ter uma resposta comum aceit\u00e1vel na Ci\u00eancia \u00e9 a beleza dela. N\u00e3o tem \u201cporque sim\u201d como resposta se voc\u00ea estiver disposto a se aprofundar. Prefiro mil vezes bater numa parede dessas do que ouvir algu\u00e9m inventando respostas m\u00e1gicas para o que nunca estudou.<\/p>\n
Se voc\u00ea quiser tomar o t\u00edtulo de nerd alfa do Desfavor, favor trazer uma boa resposta para o porqu\u00ea das part\u00edculas fundamentais terem uma carga ou outra.<\/p>\n
E mais importante: n\u00e3o coloque antimat\u00e9ria no seu tanque de gasolina, pelo menos n\u00e3o se voc\u00ea morar mais ou menos perto de S\u00e3o Paulo (o estado).<\/p>\n