ensaio - antimatéria: alternativa energética
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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
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Revista Superinteressante – www.superinteressante.com.br
Scielo – www.scielo.br