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Prémio Científico IBM atribuído a investigadora que criou “armadilha” de antimatéria

Foto cedida por Instituto Superior Técnico / Débora Rodrigues

Uma investigadora do Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear ganhou o prémio anual da IBM ao desenvolver uma armadilha ótica com quatro feixes laser, que facilitam a geração de antimátéria... e também de matéria.

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Marija Vranic, investigadora do Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear (IPFN), ganhou o Prémio Científico com um trabalho que prevê o desenvolvimento de uma que permitem facilitar a geração de antimatéria. O prémio que a IBM atribui anualmente à comunidade científica nacional que trabalha na área computacional pretende reconhecer o contributo científico do estudo com o título «Extreme laser-matter interactions: multi-scale PIC modeling from the classical to QED-dominated regimes». A investigadora de origem sérvia deverá receber o prémio de 15 mil euros numa cerimónia que deverá ser agendada posteriormente.

O trabalho de Marija Vranic nos laboratórios do Instituto Superior Técnico (onde opera o IPFN) levou ao desenvolvimento de pequenas “armadilhas óticas” que facilitam a produção de pares de partículas de matéria e antimatéria.

A antimatéria é um conceito de física de partículas que pode ser comparado a um "negativo" da matéria – que é composto por antipartículas, do mesmo do modo que a matéria é composta por partículas. Deste modo, podemos ter partículas como eletrões, protões ou neutrões que dão origem aos átomos que constituem a matéria, mas também sabemos que existem positrões, antiprotões e antineutrões que estão na origem dos antiátomos que dão forma à antimatéria.

Esquema que ilustra os raios gama gerados pelos eletrões estimulados por lasers

Esquema que ilustra os raios gama gerados pelos eletrões estimulados por lasers

Marija Vranic / IPFN, Instituto Superior Técnico

A antimatéria é escassa no universo – e para isso também terá contribuído o facto de este estado de se dissipar em feixes de luz quando em contacto com a matéria – ou seja, com tudo o que nos habituámos a ver à nossa volta. Mas o contacto com a matéria não inviabiliza na totalidade a possibilidade de aceder à antimatéria. Os investigadores sabem que ao estimular eletrões com lasers bastante poderosos acabam por provocar movimentos muito acelerados nesses eletrões, que os tornam quase tão rápidos quanto a velocidade da luz e, ainda mais importante, geram raios gama. Ora, acontece que, sempre esses feixes de raios gama produzidos pelos eletrões colidem entre eles, são gerados pares de matéria e antimatéria – ou melhor, pares compostos por eletrões e positrões, como explica o site prestigiado Phys.org.

Compreendida esta contextualização, chega-se mais facilmente aos resultados do estudo levado a cabo Marija Vranic: «desenvolvemos uma “armadilha ótica” que impede os eletrões de se deslocarem para demasiado longe, depois emitirem os raios gama», referiu a investigadora do Técnico para o Phys.org.

Com o “habitáculo” ótico a impedir a fuga, os eletrões acabam por ficar em condições para voltarem a ser sujeitos a feixes de laser que reiniciam o processo – e assim tornam mais fácil e eficiente a geração de raios gama e dos consequentes pares de matéria e antimatéria.

A “armadilha” ótica é formada por quatro lasers que se concentram todos num único ponto, até gerarem uma denominada “onda 2D” com características elétricas que levam à proliferação de pares matéria-antimatéria em “cascatas”, que evoluem até o limite máximo da densidade das partículas (esta explicação foi mais uma vez extraída do Phys.org).

Os estudos de Marija Vranic foi aceite para uma apresentação Sociedade Americana de Física. «O trabalho premiado utiliza os maiores supercomputadores do mundo, com um milhão de nós de computação a trabalhar em paralelo para simular os processos relevantes para experiências na próxima geração de instalações laser. Isto representa a vanguarda da ciência em vários aspetos: as ferramentas numéricas desenvolvidas são o estado da arte em computação de alto desempenho e são empregadas em estudos de interações em intensidades de laser sem precedentes, onde há novas questões fundamentais a serem respondidas e novas oportunidades a serem descobertas para aplicações industriais e médicas», explica um comunicado do Instituto Superior Técnico.

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