Podemos fabricar matéria?

Autor: 
Robert Lamb

O Big Bang converteu energia em matéria. Mas podemos fabricar energia do nada?
© philip tregunna / iStockphoto
O Big Bang converteu energia em matéria. Mas podemos fabricar matéria do nada?

A frase em latin "creatio ex nihilo" significa "criar do nada", e é predominantemente o domínio da teologia, da filosofia e da mitologia por uma razão: a primeira lei da termodinâmica, que é na verdade a equação da conservação de energia. A ideia central dessa equação, como você certamente deve se lembrar, é que a energia não pode nem ser criada nem destruída.

Como essa lei afeta a matéria? Albert Einstein teorizou que matéria e energia são intercambiáveis. Matéria ocupa espaço, tem massa e compõe a maior parte do Universo visível que nos cerca. Energia, por outro lado, toma múltiplas formas e é essencialmente a força que faz as coisas acontecerem no Universo. Apesar disso, ambas, matéria e energia, são variações da mesma coisa. Cada uma delas pode se converter na outra. De acordo com Einstein e a primeira lei da termodinâmica, existe no Universo uma quantidade fixa de energia e matéria.

Quando dois prótons colidem no Grande Colisor de Hádrons, eles podem ser quebrados em partículas subatômicas chamadas quarks e em uma partícula de força suavizada chamada glúon (os glúons são partículas elementares que conectam os quarks). Mesmo quando matéria e antimatéria aniquilam uma à outra, elas produzem energia, na forma de fótons, que são unidades quânticas de luz. 

Se você fosse construir uma molécula pelos átomos, você não estaria criando matéria. O átomo é uma matéria também - assim como o são as partículas subatômicas dentro dele. É como se você pegasse farinha e a usasse para fazer um bolo. Você não estaria criando comida. Em vez disso, você estaria transformando comida - de um produto simples em um mais complicado, mais elaborado. 

Para fabricar matéria de modo que ela respeite a primeira lei da termodinâmica, você tem de converter energia em matéria. Essa conversão ocorreu na escala cósmica há 13 bilhões de anos. O Big Bang consistiu inteiramente de energia. A matéria só surgiu logo depois que o resfriamento ocorreu.

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  • No laboratório, criar matéria implica uma reação chamada produção em par, assim chamada porque ela converte um fóton em um par de partículas: uma matéria e uma antimatéria (o reverso da aniquilação matéria-antimatéria que mencionamos anteriormente). O Laboratório Nacional Brookhaven, a Organização Europeia para Pesquisa Nuclear (Cern) e o Fermilab geraram todos essa reação ao disparar um fóton dentro do núcleo atômico pesado. O núcleo compartilha a energia e permite que o fóton se desintegre em elétron e pósitron, a antimatéria oposta de um elétron. O pósitron inevitavelmente volta a ser fóton quando colide com um elétron.

    Então, sim, os humanos pode fabricar matéria. Nós podemos transformar luz em partículas subatômicas, mas mesmo os melhores cientistas não podem criar algo do nada.

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