Um espectrômetro espacial tenta rastrear a antimatéria

Também chamado de “telescópio Hubble de raios cósmicos", o AMS-02 deve durar o mesmo tempo que a ISS, dez anos ou mais. montage photographique: nasa

Será que a antimatéria e a matéria escura se escondem perto da Terra? Para descobrir isso, um espectrômetro de grande porte será instalado na Estação Espacial Internacional (ISS).

O aparelho vai verificar sistematicamente os raios cósmicos e parte dele foi construída na Suíça. Ele deve ser lançado ao espaço no dia 29 de abril, no último voo do ônibus espacial Endeavour.

Nome: AMS-02 (da sigla em inglês para Espectrômetro Magnético Alfa). Nacionalidades: pelo menos 16, mas com fortes laços na Suíça. Traço distintivo: o “02”, indicando que o veículo é o segundo de sua espécie.

Já em 1998, o AMS-01, que foi embarcado na última viagem do ônibus espacial à estação russa Mir, fornecia em apenas nove dias uma porção de dados sobre as partículas que constituem os raios cósmicos que bombardeiam constantemente o espaço interestelar. O objetivo na época era mostrar principalmente que o aparelho era capaz de resistir às difíceis condições do lançamento e da viagem no espaço.

O AMS-02 deve operar dez anos ou mais. Os americanos o batizaram de “telescópio Hubble de raios cósmicos”. Para detectar esses raios, oriundos do nosso sol, mas também de estrelas próximas ou de explosões de supernovas das profundezas do universo, devemos nos livrar do filtro constituído pela nossa atmosfera. A 300 quilômetros da terra firme, a ISS, que gira mais de 15 vezes em torno da Terra em 24 horas, é o ponto ideal de atrelamento.

O coração do AMS é um grande ímã cilíndrico com um furo no seu centro, uma espécie de “donut” gigante que será usado para separar as partículas de raios cósmicos pela sua carga elétrica. Uma série de sensores ligados a mais de 600 computadores de bordo fará a análise dos dados.

Antipartículas ou antiestrelas?

“Vamos poder fazer um mapeamento completo da radiação da Terra: composição química, variações temporais, variações espaciais… em 100 anos que conhecemos os raios cósmicos essa é a primeira vez que teremos tantos dados sobre o fenômeno “, se entusiasma Martin Pohl, membro da direção do projeto AMS-02 e responsável da área de física da Universidade de Genebra, que desempenhou um papel central na concepção e na construção do detector de trajetórias de partículas.

Além das partículas padrão, o espectrômetro deve também capturar antiprótons e pósitrons, os componentes básicos da antimatéria (ver aolado). O AMS-01 já havia encontrado esses componentes, mas em quantidades tão pequenas que podiam muito bem terem sido gerados ao longo dos 13 bilhões de anos da história do universo por meio da colisão de partículas. Neste caso, eles não têm praticamente nenhuma chance de se unir para formar átomos.

No entanto, o que interessa aos físicos é a antimatéria original, a do início dos tempos. E normalmente ela deve ser encontrada na forma de átomos, pelo menos um dos dois elementos químicos mais simples: o hidrogênio e o hélio.

“O AMS-01 não encontrou nenhum anti-hélio em um milhão de átomos. Se o AMS-02 não encontrar nada em um bilhão, não continuaremos procurando mais longe”, explica Martin Pohl. Mas se a gente achar alguma coisa, isto significa que há pequenos bolsões de antimatéria que sobreviveram ao Big Bang”.

E se além disso, os detectores descobrirem átomos mais pesados, como o do anticarbono, e sabendo que esses itens só podem ser forjados no centro das estrelas, isso significaria que existem em algum lugar antiestrelas. Uma hipótese que o físico acha “ainda mais fascinante … e muito mais improvável”.

Mais forte do que o acelerador do CERN

Quanto à matéria escura, se o componente de base dela for uma partícula, o AMS-02 deve acabar encontrando-a … talvez com outras esquisitices, como estados ainda desconhecidos da matéria.

Na verdade, este espectrômetro espacial é perfeitamente complementar ao LHC, o enorme acelerador de partículas do CERN (Centro Europeu de Pesquisa Nuclear). Em Genebra, são recriadas partículas e no espaço elas são observados em seu ambiente natural. Com a vantagem notável que no espaço, as partículas atingem energias ainda fora do alcance do maior acelerador construído na Terra.

O CERN está, portanto, profundamente associado ao projeto. Ele realizou os testes dos detectores do AMS-02 e irá processar os dados transmitidos do espaço enquanto espera acolher, em um novo edifício, o centro de pilotagem da experiência.

Um pouco antes de ir para o museu

Tudo isso, é claro, desde que dê tudo certo com o lançamento e a acoplagem à ISS. O AMS-02 faz parte da carga do ônibus espacial Endeavour, que fará seu último voo. Para essas “espaçonaves” projetadas na década de 70, que acabaram matando 14 astronautas em 133 missões, o tempo da aposentadoria chegou de fato.

Enquanto que o Discovery já está a caminho do museu, só fica faltando no programa uma missão do Atlantis. Depois disso, na pendência das futuras naves americanas, só as naves russas Soyuz continuarão servindo de táxi para os passageiros da ISS. A carga poderá ser levada pela transportadora automática europeia ATV, que conseguiu acoplar perfeitamente um segundo módulo na estação em fevereiro.

Mistérios do Universo

A antimatéria é a matéria com carga elétrica invertida. Os átomos são feitos de prótons (+) e elétrons (-), enquanto que os antiátomos são feitos de antiprótons (-) e de elétrons positivos ou pósitrons (+). Colocadas na presença uma da outra, uma partícula e sua antipartícula se aniquilam, gerando alta energia.

O Big Bang, ao contrário, foi a criação gigantesca de matéria da energia, que produziu quantidades iguais de matéria e antimatéria. Mas, essas partículas não se aniquilaram todas mutuamente (caso contrário, nada existiria) e a antimatéria parece ter desaparecido quase por completo, antes mesmo de ter tempo de se organizar em átomos. O mecanismo pelo qual a natureza tenha manifestado essa “preferência pela matéria” permanece desconhecido.

A matéria escura. Ao observar as galáxias, vemos que elas giram bem mais rápido do que deveriam de acordo com a massa visível e as leis da gravidade. Parte da massa delas é formada por algo que não reflete a luz. Trata-se mais provavelmente de partículas ainda desconhecidas. Hoje estima-se que a matéria visível só forma cerca de 4% da massa do universo. O resto é matéria e energia escura.

A energia escura. É a força que faz que, ao invés de frear como deveria fazer normalmente, o movimento do Universo se acelere. É uma espécie de antigravidade em que a ciência ainda não tem nenhuma teoria convincente. No entanto, ela não pertence às áreas de pesquisa do AMS 02.

Adaptação: Fernando Hirschy