Em 1998, cientistas descobriram que o Universo está em expansão a uma taxa acelerada. Atualmente, a explicação mais aceite para essa observação é a presença de uma energia escura não identificada, apesar de outras possibilidades terem sido propostas. Uma destas alternativas é que algum tipo de gravidade repulsiva – ou antigravidade – que está a empurrar o Universo distante. Como um novo estudo demonstra, a relatividade geral prevê que a interação gravitacional entre matéria e antimatéria é mutuamente repulsivas, poderá explicar a expansão observada do Universo sem a necessidade de energia escura.
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Desde que a antimatéria foi descoberta em 1932, os cientistas investigaram se o seu comportamento gravitacional é atraente ou repulsivo. Apesar de partículas de antimatéria têm carga eléctrica oposta às partículas de matéria associados, as massas de partículas de matéria e antimatéria são exatamente iguais. Mais importante, as massas são sempre positivos. Por esta razão, a maioria dos físicos pensa que o comportamento gravitacional da antimatéria deve ser de caráter atrativo como acontece com a matéria. No entanto, a interação gravitacional entre a matéria e a antimatéria se é atraente ou repulsivo ainda não tem resposta clara.
No novo estudo, Massimo Villata do Osservatorio Astronomico di Torino (Observatório de Turim), Itália, mostrou que uma resposta pode ser encontrada na teoria da relatividade geral. Como Villata explica, a atual formulação da relatividade geral prediz que a matéria e a antimatéria são auto-atrativa, a matéria e a antimatéria ainda não se repelem mutuamente. O estudo é publicado em uma edição recente da EPL ( Europhysics Letters ).
“A importância deste estudo é realmente duplo”, disse Villata ao PhysOrg.com. “De um lado, o da Física em geral, é ter mostrado que um dos conceitos mais herético debatido no passado ou seja, o da antigravidade, pode ser encontrada como uma previsão do acoplamento de dois dos melhores teorias estabelecidas, do século passado, proporcionando a ampliação da relatividade geral de antimatéria, considerado como a matéria do espaço-tempo-invertida, conforme solicitado pela simetria CPT. Por outro lado, as implicações cosmológicas desta constatação demonstraram antigravidade como uma alternativa (ou explicação) o conceito de lã de energia escura para a expansão acelerada do Universo . “
Gravidade Repulsiva
No início, a idéia de gravidade repulsiva entre matéria e antimatéria parece ir contra a intuição, já que normalmente se considera a massa a ser o único componente que determina o comportamento gravitacional de um objeto. Mas, como explica Villata, há mais do que apenas essa grandeza física envolvida na gravidade. Neste caso, o tempo e paridade estão envolvidos.
A idéia é baseada no conceito de que todas as leis físicas têm CPT (carga, paridade e tempo) de simetria. A simetria CPT significa que, a fim de transformar um sistema de física da matéria em um sistema equivalente a antimatéria (ou vice-versa), descrito pelas mesmas leis físicas, não só deve ser substituído partículas com antipartículas correspondentes (operação C), mas uma transformação PT adicionais também é necessário.
A partir desta perspectiva, a antimatéria pode ser visto como a matéria normal, que sofreu uma transformação completa da CPT, em que sua carga, paridade e tempo são invertidos. Assim, embora a antimatéria tem massa positiva, pode ser pensado como tendo massa gravitacional negativa, uma vez que a carga gravitacional na equação do movimento da relatividade geral não é simplesmente a massa, mas inclui um fator que é PT – sensível e produz a mudança de sinal.
Mais informações: M. Villata. “CPT e antimatéria gravidade simetria na relatividade geral”. EPL (Europhysics Letters), 94 (2011) 20001. DOI: 10.1209/0295-5075/94/20001
Para saber mais ir a physorg.com
1 comentário
Muito interessante, pois pode explicar duas das questões mais fundamentais da física moderna, o fato de só observamos matéria e não antimatéria, já que elas são criadas aos pares e a aceleração na expansão do Universo. Então podemos imaginar que os antiprótons e antielétrons, apesar de terem massa, não “enxergam” a suas partículas irmãs como sendo atraentes gravitacionalmente, nem as outras antipartículas, para elas matéria e antimatéria são repulsivas, mas os prótons e elétrons as enxergam como atrativas gravitacionalmente. Olhando no inicio do Universo, temos as antipartículas sendo criadas junto às partículas, as antíparticulas, se se comportarem deste modo, tenderiam a ficar mais distantes possíveis das outras antipartículas e também das partículas, ou seja iriam para a borda do Universo, como num condutor de eletricidade esférico carregado, as cargas elétricas ficariam o mais longe possível uma da outra, mas no caso do Universo a antimatérica empurra os seus limites para fora e a matéria segue atrás, formando as galáxias, as estrelas e os planetas. Portanto não poderiamos encontrar corpos celestes formados por antimatéria e ela só seria encontrada nos limites do Universo.