UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
ESCOLA DE COMUNICAÇÕES E ARTES
DEPARTAMENTO DE COMUNICAÇÕES E ARTES
PROF.ª DR.ª IRENE MACHADO
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Sumário

Esquema / Resumo

Considerações Iniciais

Tese central

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Argumentação

Contra Argumentação

Consideraçõ...
Esquema/Resumo


Tese
A antimatéria é vista como solução, tanto para as perguntas relacionadas à
origem do universo quanto...
Antimatéria – Função e Discussão


Considerações Iniciais


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Por fim, considerando apenas os aspectos energéticos da antimatéria,
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Bibliografia


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<http://public.web.cern.ch/public/en/About/History9...
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Brasil Ensino Física, São Paulo, v. 31, n. 1, Apr...
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Ensaio - Antimatéria: Alternativa Energética

  1. 1. UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA DE COMUNICAÇÕES E ARTES DEPARTAMENTO DE COMUNICAÇÕES E ARTES PROF.ª DR.ª IRENE MACHADO LÍNGUA PORTUGUESA, REDAÇÃO E EXPRESSÃO ORAL III Antimatéria: O Futuro da Energia Jean Michel Gallo Soldatelli Nº USP 6441052 Junho, 2009
  2. 2. Sumário Esquema / Resumo Considerações Iniciais Tese central Hipóteses Argumentação Contra Argumentação Considerações Finais Referências Bibliografia
  3. 3. 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.
  4. 4. 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 3 40 nanosegundos . 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> 24/06/09 3 ‘1995: first observation of antihydrogen. Disponível em: <http://public.web.cern.ch/public/en/About/History95-en.html> Acesso em: 25/06/09
  5. 5. 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.
  6. 6. 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 5 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+PARTICIPACAO+DO+BRASIL. html> Acesso em: 24/06/09. 6 World Wide Web: Inventada no Cern. Disnponível em <http://www.lip.pt/outreach/oldweb/brochures/ www_pt.html> Acesso em: 24/06/09.
  7. 7. 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 9 tecnologia . 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 11 zona de 1 km ao redor da nave, igual a um propulsor químico . 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: 24/06/09 8 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 9 MACHADO, A. C. B. et al. Usando a Antimatéria na Medicina Moderna. P. 407-408 10 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 11 Idem 7.
  8. 8. 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 14 hélio antiprotônico . 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: 24/05/09 13 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$2 bilhões por mês para acabar com a fome do Brasil. Disponível em < http://www4.fgv.br/cps/simulador/impacto_2004/gc160.pdf> Acesso em: 24/06/09
  9. 9. Quanto a potência é inquestionável a capacidade da antimatéria. Porém, não se sabe ainda se em altas proporções temos capacidade de anular o efeito de uma explosão entre matéria e antimatéria com as atuais formas de armanezamento. Existe também a questão da segurança, que é um ponto bastante controverso dos estudos. Nunca se pode garantir que armas devastadoras em potencial não possam cair em mãos más. Assim aconteceu com a Energia Nuclear e porque não aconteceria com a antimatéria? Ainda com o ponto de por não ser radioativa e ter um maior potencial de aproveitamento energético, seria mais fácil um transporte e manutenção dessa susbstância E o que na ficção aparece continuamente pode se transformar uma triste realidade, com a criação da molécula mista de matéria e antimatéria pode-se chegar a criação de raios gama de alta intensidade que podem ser usados para fins militares 16. Ainda assim, o maior contra argumento em relação a antimatéria como fonte de energia é a relação entre seu custo de produção e benefício produzido. Atualmente, todos os antiprótons produzidos pelo CERN em um ano somente conseguiriam aquecer uam chaleira. Para que produzíssemos 10mg de antimatéria para que pudéssemos mandar uma missão tripulada a Marte sairia por volta de US$ 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 18 universo, o Modelo Padrão defende, entre outras coisas, a simetria CPT . 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: 24/06/09 18 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
  10. 10. 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
  11. 11. * 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
  12. 12. * 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)
  13. 13. * 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”
  14. 14. 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).
  15. 15. 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
  16. 16. 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

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