UNIVERSIDADE DE SÃO PAULOESCOLA DE COMUNICAÇÕES E ARTESDEPARTAMENTO DE COMUNICAÇÕES E ARTESPROF.ª DR.ª IRENE MACHADOLÍNGUA PORTUGUESA, REDAÇÃO E EXPRESSÃO ORAL III

Antimatéria: O Futuro da Energia

Jean Michel Gallo SoldatelliNº USP 6441052

Junho, 2009Sumário

Esquema / Resumo

Considerações Iniciais

Tese central

Hipóteses

Argumentação

Contra Argumentação

Considerações Finais

Referências

Bibliografia

Esquema/Resumo

Tese

A antimatéria é vista como solução, tanto para as perguntas relacionadas à

origem do universo quanto para a questão energética, desde as primeiras

teorias que defendiam sua existência. Hoje, apesar das discussões entre

ciência, religião e sociedade, ela é uma das maiores esperanças para o futuro

da energia.

Hipóteses

A energia proveniente da antimatéria é utilizável? Ela pode ser uma energia

viável economicamente? É possível manuseá-la e criá-la com segurança? Sua

pesquisa trás algum benefício?

Argumentos

Aproveitamento da Transformação Massa/Energia

Questão Ambiental

Criação e Captação

Teoria do Funcionamento e Criação do Universo

Contra- Argumentos

Relação Custo de Produção X Benefício Trazido

Questão Filosófica

Uso Como Arma

O Desequilíbrio Entre Matéria e Antimatéria

Conclusão

A pesquisa relacionada a antimatéria deve continuar, tanto para que possamos

ter pistas sobre o funcionamento e origem do universo quanto para que no

futuro possamos usá-la como fonte de energia.

Antimatéria – Função e Discussão

Considerações Iniciais

Este ensaio visa refletir sobre a antimatéria, a pesquisa que é feita em

torno dela e os benefícios propostos, com o fim de mostrar como a antimatéria

pode ser, senão a melhor, uma das alternativas para a produção energética no

futuro. Portanto, nada mais plausível do que iniciarmos a discussão com um

resumo para que possamos entendermos melhor esses estudos o ao que eles

podem levar.

Em 1928 a famosa equação de Einsten, E = mc², que se refere a

conversão de massa em energia foi revisada pelo físico britânico Paul A. M.

Dirac 1. Nessa revisão Dirac percebeu que a massa (“m”) poderia ser tanto ter

propriedades positivas quanto negativas, portanto a equação foi mudada para

E = +/-mc² e a partir daí começou a se considerar a existência de antimatéria

no universo. A partir daí começou-se a se especular sobre a existência de

antipartículas, ou partículas espelho, partículas que possuem a mesma massa

mas cargas elétricas inversas. Já em 1932 houve o primeiro indício de que

Dirac estava certo: Carl Anderson descobre os pósitrons, elétrons com carga

positiva e não negativa, e por isso ganha o Prêmio Nobel em 1936 2. Já em

1955, pesquisadores da Berkeley Bevatron produziram o primeiro antipróton,

prótons com carga negativa. Emparelhando ambos, o CERN (em português,

Organização Européia para a Pesquisa Nuclear) conseguiu formar os primeiros

antiátomos em 1995, nove antiátomos de hidrogênio (Imagem 1) que duraram

40 nanosegundos 3. Isso porque uma das características peculiares da

antimatéria é que, entrando em contato com a matéria, ocorre uma explosão

onde ambas são aniquiladas.

Com o avanço das pesquisas surgiram teses que defendem que a

antimatéria, além de possuir cargas elétricas invertidas, também possui uma

1 CARUSO, Francisco et al (ORG.) Partículas Elementares: 100 anos de descobertas. P. 123.2 Em Busca da Antimatéria.Revista Superinteressante, Ed. 04, 1988. São Paulo – SP. Disponível em <http://super.abril.com.br/superarquivo/1988/conteudo_111015.shtml> 24/06/093‘1995: first observation of antihydrogen. Disponível em: <http://public.web.cern.ch/public/en/About/History95-en.html> Acesso em: 25/06/09

inversão do espaço e uma reversão temporal, portanto ela só obedece a uma

antigravidade e em vez de avançar no tempo ela recua 4.

Tese Central

Desde o início da discussão sobre antimatéria existe o medo de que sua

pesquisa seja em vão, justamente por ser um objeto de discussão bastante

polêmico e obscuro.

Percebe-se facilmente o receio que as pessoas, principalmente os leigos

possuem em relação a antimatéria, afinal é um assunto que ficou conhecido

através da ficção cientifica, a partir de seriados como Star Trek (Imagem 2) e

livros como Anjos e Demônios (Imagem 3). Aproveitando os recentes

lançamentos dos filmes baseados em ambos e a inauguração do LHC (em

português, Grande Colisor de Hádrons), procuramos aproveitar as discussões

que surgiram em torno desse tema e mostrar como o conhecimento sobre o

assunto evoluiu, juntamente com as pesquisas para que sua utilização possa

se tornar segura e viável.

Em sumo, o que será proposto neste ensaio é o esclarecimento em

relação ao que já se sabe sobre a antimatéria, o contexto em que está inserida,

suas especificações e peculiaridades, afirmando assim seu posicionamento

como futura alternativa energética.

Hipóteses

Somente a pesquisa envolvendo esta forma peculiar de energia já é

bastante alvejada, sabemos que absorve um grande montante financeiro

porém até quando seu retorno é questionável ou não? Outro ponto que deve

ser bastante focado é em relação ao controle de sua capacidade, afinal quão

seguro é trabalhar com uma coisa tão potente? É seguro investir em algo que

tenha capacidade de acabar com o planeta? Também existe o receio desse

aparato tecnológico acabar servindo como arma, assim como a energia

atômica, e assim poderíamos estar criando nossa própria destruição?

4 CARUSO, Francisco et al (ORG.) Partículas Elementares: 100 anos de descobertas. P. 127.

Por fim, considerando apenas os aspectos energéticos da antimatéria,

se faz necessária uma análise sobre o porquê de utilizá-la deste modo, quais

os benefícios que ela traria e como que a transformaríamos em energia. Sua

distribuição e armanezamento seriam eficazes? Não se pode também refutar

questões sobre sua viabilidade, quanto o uso da antimatéria seria vantajoso

economicamente frente ao gasto de sua produção e/ou captação?

Argumentação

Neste ponto cabe defender as hipóteses com a apresentação de

argumentos, de acordo com a ordem exposta.

Primeiramente gostaria de frisar que a tese defende a antimatéria como

fonte de energia para um futuro. A primeira hipótese levantada foi quanto ao

montante levantado para a pesquisa, visto que se desenvolve uma tecnologia

de alto custo para que se possa obter resultados confiáveis. O custo de

produção do LHC (Imagem 4) foi de aproximadamente 3 Bilhões de Euros 5,

agora o complicado é definir valores para o conhecimento científico. As

descobertas e evoluções proporcionadas por essas pesquisas são de um valor

inestimável e a evolução que isso pode ocasionar não pode ser descrita e nem

mensurada previamente. Um dos projetos do CERN (Imagem 5)que viraram

realidade foi a “World Wide Web” 6, esta complexa forma de comunicação,

armanezamento e troca de dados que revolucionou o mundo no final do séc.

XX e continua até hoje . Por isso no caso de pesquisas científicas trabalha-se

uma questão sempre de investimento, pois nunca uma pesquisa será em vão,

sempre trará resultados que podem servir para o avanço da humanidade.

O segundo ponto a ser esclarecido se refere a potência e segurança da

antimatéria. Esta é a única fonte de energia conhecida perfeita pois como

matéria e antimatéria explodem transformando totalmente suas massas em

energia não há perda no processo, ou seja a taxa de 100% de aproveitamento,

frente a 3% da segunda fonte que mais aproveita essa transformação: a

5NOGUEIRA, Salvador. Maior acelerador de partículas do mundo tem participação do Brasil. Disponível em < http://g1.globo.com/Noticias/Ciencia/0,,MUL753790-5603,00-MAIOR+ACELERADOR+DE+PARTICULAS+DO+MUNDO+TEM+PARTICIPACAO+DO+BRASIL.html> Acesso em: 24/06/09.6World Wide Web: Inventada no Cern. Disnponível em <http://www.lip.pt/outreach/oldweb/brochures/www_pt.html> Acesso em: 24/06/09.

atômica 7. Como seu aproveitamento é muito maior, a massa utilizada para

gerar energia é muito menor. A energia que os EUA consumiram em petróleo

no ano inteiro de 2005, por exemplo, poderia ser obtida a partir de apenas 1kg

de Antimatéria 8.

Já o ponto da segurança é bastante questionado por ter sido exposto no

livro Anjos & Demônio de Dan Brown como uma arma, uma bomba. Como em

contato com a matéria a antimatéria ocasiona uma explosão onde ambas são

eliminadas o perigo é real. Porém, os métodos para armazenamento são

rígidos e avançados, e a produção desta antimatéria é restrita a grupos de

pesquisa que são extremamente seguros. Além disso, toda a experiência de

problemas com a energia nuclear serviram de experiência para que possamos

cada vez mais ficarmos seguros e prevenidos a acidentes. Já existem

máquinas tomográficas que trabalham com pósitrons (aintielétrons) e são

bastante seguros tanto quanto a um suposto vazamento, quanto a roubos de

tecnologia 9. Quanto a possibilidade do LHC criar buracos-negros que

absorvam e acabem com o mundo foi um mito surgido na mídia que foi

rapidamente desmentido pelos cientistas 10.

Quanto a viabilidade do uso da antimatéria como energia está sendo

desenvolvida. Sabe-se que a antimatéria não emite radiação e possuí uma

engenharia de armanezamento mais simples que a energia nuclear, o que a

torna bem mais segura e menos complexa para o uso em viagens espaciais.

Caso a nave explodisse por exemplo, não haveriam resíduos radioativos no ar

como acontece hoje, apenas seria observado um flash que afetaria apenas a

zona de 1 km ao redor da nave, igual a um propulsor químico 11. Além disso já

existe uma tecnologia capaz de aprisionar os antiátomos através da

rádiofrequência: uma técnica onde o tamanha gigantesco dos atuais

armadilhas de antimatéria é reduzido para algo do tamanho de um cesto de lixo

7 Nasa investe em criar propulsor de antimatéria viável e seguro. Disponível em <http://oglobo.globo.com/online/ciencia/mat/2006/04/15/246843692.asp> Acesso em: 24/06/098 GIBBS, W. Wayt. Plano B para a energia. Revista Scientific American, edição 53, Outubro de 2006. Disponível em <http://www2.uol.com.br/sciam/reportagens/plano_b_para_a_energia_imprimir.html> Acesso em: 24/06/099 MACHADO, A. C. B. et al. Usando a Antimatéria na Medicina Moderna. P. 407-40810 NINIO, Marcelo. “Fim do mundo” vira piada entre físicos brasileiros do LHC. Disponível em <http://www1.folha.uol.com.br/folha/ciencia/ult306u443687.shtml> Acesso em: 25/06/0911 Idem 7.

12. Portanto o armanezamento e o manuseamento da antimatéria são feitos por

tecnologias já existentes.

Até agora, o único problema é de onde se consegui antimatéria

suficiente para que possa ser explorada como combustível? Existem duas

possibilidades: a captação da antimatéria no universo em alguma determinada

fonte ou a criação de antimatéria. A primeira opção se dá pois sabe-se que

existe antimatéria no espaço: no sol por exemplo, sabe-se que existe

antimatéria em suas erupções porém ainda não se desenvolveu uma forma de

captá-la. Já a segunda opção é uma coisa que já existe: o CERN produz

anualmente cerca de 107 antiprótons por segundo13. O problema é que nessa

velocidade de produção não teremos tão cedo uma quantidade razoável de

antimatéria para usá-la como combustível. Porém as pesquisas continuam e

dentre as mais promissoras soluções para acelerar está produção de

antimatéria está a de um átomo meio matéria meio antimatéria, chamado de

hélio antiprotônico 14. Por último, como toda tecnologia esta deve ficar mais

viável econômicamente ao passar do tempo, afinal quanto mais desenvolvido

está o estudo melhor se têm uma maneira para que consigam fundos e

reduzam custos.

Contra Argumentação

Geralmente, o primeiro contra argumento que é usado em relação a

antimatéria é o porquê de se estudar isso. Pois afinal, colocando em uma

balança, seria melhor investir esse dinheiro exorbitante no desenvovimento da

sociedade do que nestas pesquisas. Afinal, apenas o investimento em

construção do LHC poderia erradicar a fome no Brasil inteiro por

aproximadamente 4 meses 15.

12 Antimatéria pode ser guardada em equipamento portátil. Disponível em < http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=010130070928&id=010130070928> Acesso em: 24/05/0913 Spotlight: Angels and Demons. Disponível em <http://public.web.cern.ch/Public/en/Spotlight/SpotlightAandD-en.html> Acesso em: 24/06/09.14 Idem 12.15 DUBIELA, Ana Karla. R$2 bilhões por mês para acabar com a fome do Brasil. Disponível em < http://www4.fgv.br/cps/simulador/impacto_2004/gc160.pdf> Acesso em: 24/06/09

Quanto a potência é inquestionável a capacidade da antimatéria. Porém,

não se sabe ainda se em altas proporções temos capacidade de anular o efeito

de uma explosão entre matéria e antimatéria com as atuais formas de

armanezamento. Existe também a questão da segurança, que é um ponto

bastante controverso dos estudos. Nunca se pode garantir que armas

devastadoras em potencial não possam cair em mãos más. Assim aconteceu

com a Energia Nuclear e porque não aconteceria com a antimatéria? Ainda

com o ponto de por não ser radioativa e ter um maior potencial de

aproveitamento energético, seria mais fácil um transporte e manutenção dessa

susbstância E o que na ficção aparece continuamente pode se transformar

uma triste realidade, com a criação da molécula mista de matéria e antimatéria

pode-se chegar a criação de raios gama de alta intensidade que podem ser

usados para fins militares 16.

Ainda assim, o maior contra argumento em relação a antimatéria como

fonte de energia é a relação entre seu custo de produção e benefício

produzido. Atualmente, todos os antiprótons produzidos pelo CERN em um ano

somente conseguiriam aquecer uam chaleira. Para que produzíssemos 10mg

de antimatéria para que pudéssemos mandar uma missão tripulada a Marte

sairia por volta de US$ 250 milhões 17. Além disso, o tempo de produção é um

outro agravante: não temos conhecimento e tecnologia suficiente para produzir

antimatéria em escala, e a esse ritmo, para produzir uma grama de antimatéria,

levariam 2 bilhões de anos.

Por último existe o furo no “Modelo Padrão”: tese científica que defende

a existência da antimatéria. Considerada por muitos da comunidade científica

como uma das teses mais prováveis de estar certa em relação a gênese do

universo, o Modelo Padrão defende, entre outras coisas, a simetria CPT 18.

Essa simetria é o equilíbrio total entre matéria e antimatéria no universo, ou

seja ambos deveriam ter a mesma quantidade (e assim se destruírem

mutuamente já no Big Bang), porém claramente nosso universo é cercado por

16 ORSI, Carlos. Cientistas criam molécula de matéria e antimatéria. Disponível em < http://www.estadao.com.br/noticias/vidae,cientistas-criam-molecula-mista-de-materia-e-antimateria,50535,0.htm> Acesso em 24/06/09 17 Nasa investe em criar propulsor de antimatéria viável e seguro. Disponível em <http://oglobo.globo.com/online/ciencia/mat/2006/04/15/246843692.asp> Acesso em: 24/06/0918 MOREIRA, Marco Antonio. O Modelo Padrão da Física de Partículas. Rev. Bras. Ensino Fís.,  São Paulo,  v. 31,  n. 1, Apr.  2009 .   Available from <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1806-11172009000100006&lng=en&nrm=iso>. Acesso em 25/06/09

matéria e a antimatéria é restritíssima. Isso nos leva a crer que o “Modelo

Padrão” (Imagem 6)é falho, portanto algo aí tem de ser mudado ou melhor

explicado. Uma explicação para essa falha é que existe a possibilidade de que,

caso matéria e antimatéria precisem ter a mesma quantidade, exista um anti-

mundo, anti-universo e até um anti-eu. Caso se encontre apenas uma partícula

de anti hélio a existência de antimatéria no espaço está praticamente garantida,

pois Hidrogênio (que já possui seu irmão anti-Hidrogênio) e Hélio são as

substâncias mais abundantes no Universo, ainda mais por ser um importante

indicador da existência de uma antiestrela 19. Portanto a teoria pode ser a mais

aceita na comunidade científica, porém não foi totalmente provada.

Considerações Finais

Tendo em vista todo o panorama geral traçado pela reflexão, demos

argumentos e discutimos a antimatéria de forma ampla e bastante baseada em

previsões científicas, o que é importante frisar. Como dito anteriormente, a

antimatéria é um estudo complexo e obscuro, do qual sabemos muito de seu

potencial e pouco de como usá-lo. Neste ensaio foram expostos vários pontos

de vista e talvez a mensagem mais clara que possamos concluir é de que

podemos confiar na antimatéria como uma fonte alternativa de energia para o

futuro, porém muito ainda deve ser feito para que isso possa se concretizar e

efetuar as mudanças que tanto almejamos para a sociedade.

Referências

19 ? Em Busca da Antimatéria.Revista Superinteressante, Ed. 04, 1988. São Paulo – SP. Disponível em <http://super.abril.com.br/superarquivo/1988/conteudo_111015.shtml> 24/06/09

* Imagem 1

http://sofadasala.vilabol.uol.com.br/noticia/antimateria.jpg

Visualização dos componentes de um átomo de H e de um anti-átomo

* Imagem 2

http://www.startrek.com/imageuploads/200303/tng-117-the-u-s-s--

enterprise5/320x240.jpg

Nave Enterprise do seriado Star Trek – o sonho da antimatéria como combustível

* Imagem 3

http://www.brainstorm9.com.br/wp-content/uploads/2008/11/andemons2.jpg

Cápsula contendo antimatéria no site de divulgação do filme “Anjos e Demônios”

* Imagem 4

http://kainblood.files.wordpress.com/2008/08/lhc1.jpg

Vista interna do LHC (Grande Colisor de Hádrons)

* Imagem 5

http://newsimg.bbc.co.uk/media/images/40671000/jpg/_40671330_reeveap_20

3.jpg

Vista aérea da área da fronteira França - Suiça onde ficam localizados o CERN e o LHC

* Imagem 6

http://www.mlahanas.de/Greeks/images/AntiEarth.jpg

Esquematização do “Modelo Padrão”

Bibliografia

1995: first observation of antihydrogen. Disponível em:

<http://public.web.cern.ch/public/en/About/History95-en.html> Acesso em:

25/06/09

Antimatéria pode ser guardada em equipamento portátil. Disponível em <

http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?

artigo=010130070928&id=010130070928> Acesso em: 24/05/09

BONSOR, Kevin.  "HowStuffWorks - Como funcionará a espaçonave

movida a antimatéria".  Disponível em

<http://ciencia.hsw.uol.com.br/antimateria1.htm> Acesso em 25/06/09.

CARUSO, Francisco et al (ORG.) Partículas Elementares: 100 anos de

descobertas. Caderno Brasileiro de Ensino Física, v. 23, n. 1: p. 123-133, abr.

2006.

Em Busca da Antimatéria.Revista Superinteressante, Ed. 04, 1988. São

Paulo – SP. Disponível em

<http://super.abril.com.br/superarquivo/1988/conteudo_111015.shtml> Acesso

em 24/06/09

GIBBS, W. Wayt. Plano B para a energia. Revista Scientific American, edição

53, Outubro de 2006. Disponível em

<http://www2.uol.com.br/sciam/reportagens/plano_b_para_a_energia_imprimir.

html> Acesso em: 24/06/09

KURODA, H. A. Torii et al. Radial compression of an antiproton cloud for

production of intense antiproton beams.Physical Review Letters. Vol.: 100

(2008)

MACHADO, A. C. B. et al. Usando a Antimatéria na Medicina Moderna.

Revista Brasileira de Ensino de Física, volume 28, n. 4, p. 407-416 (2004).

MOREIRA, Marco Antonio. O Modelo Padrão da Física de Partículas. Revista

Brasil Ensino Física,  São Paulo,  v. 31,  n. 1, Apr.  2009. Disponível em

<http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1806-

11172009000100006&lng=en&nrm=iso>. Acesso em 25/06/09

Nasa investe em criar propulsor de antimatéria viável e seguro. Disponível

em <http://oglobo.globo.com/online/ciencia/mat/2006/04/15/246843692.asp>

Acesso em: 24/06/09

NINIO, Marcelo. “Fim do mundo” vira piada entre físicos brasileiros do

LHC. Disponível em

<http://www1.folha.uol.com.br/folha/ciencia/ult306u443687.shtml> Acesso em:

25/06/09

NOGUEIRA, Salvador. Maior acelerador de partículas do mundo tem

participação do Brasil. Disponível em

<http://g1.globo.com/Noticias/Ciencia/0,,MUL753790-5603,00-

MAIOR+ACELERADOR+DE+PARTICULAS+DO+MUNDO+TEM+PARTICIPAC

AO+DO+BRASIL.html> Acesso em: 24/06/09.

Spotlight: Angels and Demons. Disponível em

<http://public.web.cern.ch/Public/en/Spotlight/SpotlightAandD-en.html> Acesso

em: 24/06/09.

World Wide Web: Inventada no Cern. Disponível em

<http://www.lip.pt/outreach/oldweb/brochures/www_pt.html> Acesso em:

24/06/09

Sites

Discovery Channel – www.discovery.com

Organização Européia para a Pesquisa Nuclear - www.cern.ch

Projeto Athena - http://athena.web.cern.ch/athena/

Revista Scientific American Brasil - http://www2.uol.com.br/sciam/

Revista Superinteressante – www.superinteressante.com.br

Scielo – www.scielo.br