No último dia 8 de dezembro, a Organização Europeia para Pesquisa Nuclear (CERN, na sigla em inglês) transmitiu ao vivo em seu portal um seminário com o prêmio Nobel de Física Samuel Ting, que tinha um objetivo específico: apresentar à comunidade científica os resultados dos últimos cinco anos do experimento AMS-02, espectrômetro magnético multipropósito instalado na estação espacial internacional desde 2011, e desenvolvido para medir partículas elementares antes de sua interação com a atmosfera terrestre.
O professor Ting, que é o líder do experimento, apresentou diversos resultados importantes e, inclusive, inéditos sobre o AMS-02. “Graças às medidas do AMS-02, estamos desafiando os modelos convencionais de produção de raios cósmicos”, afirma Manuela Vecchi, docente do Instituto de Física de São Carlos (IFSC/USP) e membro do experimento AMS-02.
De acordo com a docente, a precisão de medidas oferecida pelo AMS é superior às medidas de raios cósmicos que se tinham anteriormente, o que possibilita que as teorias que regem a área sejam revistas quase integralmente. “De fato, essa é uma nova era de medidas de precisão. Os detectores anteriores não permitiam que se enxergassem certos fenômenos, e as teorias anteriores são baseadas nessas medidas. Com a nova geração de detectores e qualidade de dados, as teorias não se adaptam mais a dados anteriores, portanto precisam ser atualizadas. Não que estivessem incorretas, mas somente incompletas”, explica Manuela.
A precisão apresentada pelo AMS deve-se a dois motivos principais: a extensão do detector, que permite a coleta de mais informações, e a combinação de diversas técnicas de detecção utilizadas, o que diminui as incertezas instrumentais. “Temos cinco diferentes técnicas de detecção. Juntando isso à extensão da área de detecção do AMS, obtêm-se medidas mais precisas e com mais informações”, elucida a docente.
Principais resultados
As medidas de elétrons e de suas antipartículas (pósitrons) nos raios cósmicos têm um comportamento diferente, e o AMS confirma que deve existir uma fonte de pósitrons próxima ao sistema solar, que pode ser tanto astrofísica como exótica, ou seja, derivada de matéria escura. “Embora seja um assunto de interesse da comunidade científica há décadas, sabe-se muito pouco sobre a matéria escura. Para estudá-la através dos raios cósmicos, podemos estudar pósitrons e antiprótons. E as medidas do AMS dessas duas partículas chegam a um nível de precisão nunca atingido”, explica Manuela.
Conforme já mencionado, o AMS mede as partículas antes de sua interação com a atmosfera terrestre, possibilitando a medida das componentes dos raios cósmicos integralmente. Com acesso à composição dos raios na íntegra, as medidas dos núcleos dos átomos de alguns dos elementos que os compõem (Hélio, Hidrogênio, Boro, Lítio, Berílio etc.) também foram possíveis.
Um dos resultados mais importantes anunciados diz respeito à observação experimental de antimatéria e antinúcleo de elementos dos raios cósmicos. A primeira observação de antimatéria foi feita na década de 1930, e sempre teve conexão experimental com o estudo de raios cósmicos. Porém, os antinúcleos nunca haviam sido detectados nos raios cósmicos. “O antinúcleo é muito pesado, e é incomum que ele seja produzido em mecanismos de colisão de raios cósmicos no meio interestelar. Nos modelos cosmológicos que julgamos válidos, existe a hipótese de que, no universo primordial, havia a mesma quantidade de matéria e antimatéria. E hoje em dia isso não é assim, existindo uma proporção de mais ou menos um para 10 mil de matéria e antimatéria, respectivamente. Por isso é que a existência de antinúcleos nos raios cósmicos, que se acreditava ser tão improvável, é um importante resultado encontrado pelo AMS”, diz Manuela.
De acordo com a docente, durante os cinco anos do experimento, foram coletados quase 4 bilhões de eventos de núcleos de Hélio, que tem carga 2, e também foram observados alguns eventos de anti-Hélio. “Essa é a primeira observação de anti-Hélio nos raios cósmicos. Ainda falamos muito pouco sobre isso, pois temos poucos resultados a respeito, mas é a primeira vez que se observa algo desse tipo”, relata. “O que foi inusitado é que encontramos massa três em todos os eventos de Hélio, e a massa desse elemento no sistema solar é quatro. Então, fica mais uma questão sobre isso para ser respondida no futuro”.
Manuela afirma que muitos resultados fornecidos pelo AMS-02 ainda precisam ser destrinchados e melhor estudados. Medidas de núcleos, medidas de isótopos e estudo de antimatéria com mais precisão são algumas das tarefas que o time de centenas de pesquisadores do AMS tem pela frente. Desbravar o misterioso universo é, de fato, um complexo desafio.
*material que preenche o espaço entre as estrelas
Imagem: Selfie feita na estação espacial internacional pelo astronauta Luca Parmitano, mostrando o AMS-02 ao fundo
Assessoria de Comunicação- IFSC/USP
