{"id":746,"date":"2018-07-26T18:36:34","date_gmt":"2018-07-26T21:36:34","guid":{"rendered":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/tortaprimordial\/?p=746"},"modified":"2019-11-07T14:58:10","modified_gmt":"2019-11-07T17:58:10","slug":"antimateria-parte-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/tortaprimordial\/2018\/07\/26\/antimateria-parte-2\/","title":{"rendered":"Antimat\u00e9ria (parte 2): PET Scan e assimetria mat\u00e9ria-antimat\u00e9ria (V.4, N.7, 2018)"},"content":{"rendered":"<figure id=\"attachment_750\" aria-describedby=\"caption-attachment-750\" style=\"width: 640px\" class=\"wp-caption alignnone\"><img fetchpriority=\"high\" decoding=\"async\" class=\"wp-image-750 size-large\" src=\"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/tortaprimordial\/wp-content\/uploads\/sites\/136\/2018\/07\/8471088379_937a9e9ed3_k-1024x772.jpg\" alt=\"\" width=\"640\" height=\"483\" srcset=\"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/tortaprimordial\/wp-content\/uploads\/sites\/136\/2018\/07\/8471088379_937a9e9ed3_k-1024x772.jpg 1024w, https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/tortaprimordial\/wp-content\/uploads\/sites\/136\/2018\/07\/8471088379_937a9e9ed3_k-300x226.jpg 300w, https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/tortaprimordial\/wp-content\/uploads\/sites\/136\/2018\/07\/8471088379_937a9e9ed3_k-768x579.jpg 768w, https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/tortaprimordial\/wp-content\/uploads\/sites\/136\/2018\/07\/8471088379_937a9e9ed3_k.jpg 2048w\" sizes=\"(max-width: 640px) 100vw, 640px\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-750\" class=\"wp-caption-text\">PET Scan, foto por: <a href=\"https:\/\/www.flickr.com\/photos\/calliope\/8471088379\">Liz West<\/a><\/figcaption><\/figure>\n<p>Na <a href=\"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/tortaprimordial\/antimateria-o-material-mais-caro-do-mundo\/\">postagem passada<\/a> falamos um pouco do que \u00e9 antimat\u00e9ria e sobre a hist\u00f3ria de como a descobrimos. Desta vez vamos nos focar em pesquisa e aplica\u00e7\u00e3o! Em especial, falaremos da tomografia por emiss\u00e3o de p\u00f3sitron (PET Scan, do ingl\u00eas <em>Positron Emission Tomography<\/em>) que \u00e9 uma t\u00e9cnica usada em medicina e da assimetria mat\u00e9ria-antimat\u00e9ria que \u00e9 um problema em aberto na F\u00edsica que motiva a pesquisa do meu doutorado! Vamos l\u00e1?<\/p>\n<p><span style=\"font-size: 24px;font-weight: bold\">PET Scan<\/span><\/p>\n<p>A tomografia por emiss\u00e3o de p\u00f3sitrons (PET Scan) \u00e9 uma t\u00e9cnica usada pela f\u00edsica m\u00e9dica para observar processos metab\u00f3licos no corpo de forma a auxilar no diagn\u00f3stico de doen\u00e7as. Para entender o funcionamento desta t\u00e9cnica, vamos recapitular alguns conceitos que foram vistos na <a href=\"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/tortaprimordial\/antimateria-o-material-mais-caro-do-mundo\/\">parte 1<\/a>:<\/p>\n<ul>\n<li>Algumas variedades de elementos qu\u00edmicos (is\u00f3topos radioativos, tamb\u00e9m chamados de radiois\u00f3topos) produzem p\u00f3sitrons de maneira natural devido a um processo conhecido como <a href=\"https:\/\/pt.wikipedia.org\/wiki\/Part%C3%ADcula_beta#Decaimento_%CE%B2+\">decaimento\u00a0<\/a><a href=\"https:\/\/pt.wikipedia.org\/wiki\/Part%C3%ADcula_beta#Decaimento_%CE%B2%E2%88%92\">\u03b2+<\/a>.<\/li>\n<li>Quando p\u00f3sitrons encontram suas antipart\u00edculas (el\u00e9trons), este se aniquilam liberando radia\u00e7\u00e3o.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Algumas caracter\u00edsticas importantes da aniquila\u00e7\u00e3o de pares s\u00e3o:<\/p>\n<ul>\n<li>Aniquila\u00e7\u00f5es de pares sempre liberam um par de f\u00f3tons (part\u00edculas de luz).<\/li>\n<li>Os f\u00f3tons emitidos na aniquila\u00e7\u00e3o s\u00e3o emitidos em dire\u00e7\u00f5es opostas.<\/li>\n<li>O comprimento de onda dos f\u00f3tons emitidos depende apenas da massa das part\u00edculas, assim dado que estamos trabalhando com el\u00e9trons e p\u00f3sitrons, teremos um comprimento de onda fixo, isto \u00e9, a radia\u00e7\u00e3o emitida pela aniquila\u00e7\u00e3o de pares \u00e9 monocrom\u00e1tica.<\/li>\n<\/ul>\n<figure id=\"attachment_1027\" aria-describedby=\"caption-attachment-1027\" style=\"width: 300px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img decoding=\"async\" class=\"wp-image-1027 size-medium\" src=\"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/tortaprimordial\/wp-content\/uploads\/sites\/136\/2018\/07\/aniquilacao-300x118.png\" alt=\"\" width=\"300\" height=\"118\" srcset=\"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/tortaprimordial\/wp-content\/uploads\/sites\/136\/2018\/07\/aniquilacao-300x118.png 300w, https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/tortaprimordial\/wp-content\/uploads\/sites\/136\/2018\/07\/aniquilacao.png 371w\" sizes=\"(max-width: 300px) 100vw, 300px\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-1027\" class=\"wp-caption-text\">Representa\u00e7\u00e3o de uma aniquila\u00e7\u00e3o de pares. Fonte: Machado ACB, et al.<\/figcaption><\/figure>\n<p>Pronto, temos todos os conceitos necess\u00e1rios para entender o PET Scan! A ideia aqui \u00e9 que se detectarmos dois f\u00f3tons com um comprimento de onda espec\u00edfico viajando em dire\u00e7\u00f5es opostas sabemos n\u00e3o s\u00f3 que ocorreu uma aniquila\u00e7\u00e3o de pares, mas aonde ela ocorreu.<\/p>\n<p>Falta apenas um m\u00e9todo para levar radiois\u00f3topos as regi\u00f5es de interesse no corpo humano. Existem diversas aplica\u00e7\u00f5es da t\u00e9cnica PET em medicina, e neste m\u00e9todo elas v\u00e3o variar, vou dar como exemplo um uso bastante comum: o diagn\u00f3sticos e acompanhamento de c\u00e2ncer.<\/p>\n<figure id=\"attachment_752\" aria-describedby=\"caption-attachment-752\" style=\"width: 446px\" class=\"wp-caption alignleft\"><img decoding=\"async\" class=\"wp-image-752 size-full\" src=\"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/tortaprimordial\/wp-content\/uploads\/sites\/136\/2018\/07\/PET-MIPS-anim.gif\" alt=\"\" width=\"446\" height=\"672\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-752\" class=\"wp-caption-text\">Tomografia de corpo inteiro usando PET e o radiof\u00e1rmaco FDG. \u00c9 poss\u00edvel ver tra\u00e7os de urina radioativa na bexiga e uma massa tumoral na regi\u00e3o do f\u00edgado.<br \/>Fonte: <a href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Positron_emission_tomography#\/media\/File:PET-MIPS-anim.gif\" data-rel=\"lightbox-image-0\" data-rl_title=\"\" data-rl_caption=\"\" title=\"\">Jens Maus\/Wikipedia<\/a>.<\/figcaption><\/figure>\n<p>Para introduzir radiois\u00f3topos no paciente, m\u00e9dicos usam medicamentos conhecidos como radiof\u00e1rmacos que s\u00e3o produzidos em aceleradores de part\u00edculas, como o do <a href=\"https:\/\/www.ipen.br\/portal_por\/portal\/default.php\">Instituto de Pesquisas Energ\u00e9ticas e Nucleares<\/a>, localizado em S\u00e3o Paulo. Um exemplo de radiof\u00e1rmaco \u00e9 a Fluordesoglicose (FDG), que \u00e9 uma subst\u00e2ncia parecida com glicose comum, mas que cont\u00e9m um radiois\u00f3topo de fl\u00faor (<span style=\"font-size: 12pt\">\u00b9\u2078<\/span>F) no lugar de um \u00e1tomo de oxig\u00eanio.<\/p>\n<p>Quando a FDG \u00e9 introduzida, o corpo a reconhece como glicose e a transporta para c\u00e9lulas que precisam de glicose, por\u00e9m o \u00e1tomo faltante de oxig\u00eanio \u00e9 necess\u00e1rio para que as c\u00e9lulas metabolizarem a mol\u00e9cula, ent\u00e3o o processo para neste est\u00e1gio, at\u00e9 que tenhamos o decaimento do Fl\u00faor-18.<\/p>\n<p>C\u00e9lulas cancer\u00edgenas est\u00e3o se dividindo fora de controle, assim necessitam de mais energia e consequentemente de mais glicose. Se existirem c\u00e9lulas cancer\u00edgenas, veremos ent\u00e3o uma maior emiss\u00e3o de f\u00f3tons de aniquila\u00e7\u00e3o de uma determinada regi\u00e3o do corpo. Usando softwares, estes dados s\u00e3o transformados em uma imagem que pode ser interpretada por um m\u00e9dico oncologista.<\/p>\n<h3>Assimetria mat\u00e9ria-antimat\u00e9ria<\/h3>\n<p>Mudando completamente de assunto vamos falar de um problema em aberto da f\u00edsica que me encantou desde a primeira vez que o vi em uma aula de f\u00edsica de part\u00edculas e \u00e9 meu objeto de estudo desde a gradua\u00e7\u00e3o: A assimetria mat\u00e9ria-antimat\u00e9ria.<\/p>\n<p>Com exce\u00e7\u00e3o das cargas opostas, mat\u00e9ria e antimat\u00e9ria s\u00e3o muito parecidas, por exemplo, m\u00faons e anti-m\u00faons tem a mesma massa, mesmo tempo de vida, al\u00e9m de diversas outras propriedades que estes compartilham. Assim surge de maneira natural a seguinte pergunta: Por que o universo \u00e9 feito de mat\u00e9ria?<\/p>\n<figure id=\"attachment_758\" aria-describedby=\"caption-attachment-758\" style=\"width: 708px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"wp-image-758 size-full\" src=\"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/tortaprimordial\/wp-content\/uploads\/sites\/136\/2018\/07\/7368861386_3280a6176d_o.jpg\" alt=\"\" width=\"708\" height=\"256\" srcset=\"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/tortaprimordial\/wp-content\/uploads\/sites\/136\/2018\/07\/7368861386_3280a6176d_o.jpg 708w, https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/tortaprimordial\/wp-content\/uploads\/sites\/136\/2018\/07\/7368861386_3280a6176d_o-300x108.jpg 300w\" sizes=\"(max-width: 708px) 100vw, 708px\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-758\" class=\"wp-caption-text\">Poder\u00edamos ter um &#8220;anti-sistema solar&#8221;?<br \/>Fonte: <a href=\"https:\/\/www.flickr.com\/photos\/nasablueshift\/7368861386\">NASA<\/a><\/figcaption><\/figure>\n<p>\u00c9 perfeitamente plaus\u00edvel imaginar um universo exatamente igual o nosso, por\u00e9m com toda a mat\u00e9ria substitu\u00edda por antimat\u00e9ria. Esta quest\u00e3o foi notada h\u00e1 muito tempo, Dirac quando recebeu o premio Nobel por suas contribui\u00e7\u00f5es para a teoria do el\u00e9tron disse:<\/p>\n<p style=\"padding-left: 30px;text-align: center\">&#8220;Se aceitarmos a vis\u00e3o de completa simetria<br \/>\nentre cargas el\u00e9tricas positivas e negativas no<br \/>\nque diz respeito as leis fundamentais da<br \/>\nnatureza, devemos considerar um acidente que<br \/>\na Terra (e presumivelmente o sistema solar<br \/>\ninteiro) contenha um predom\u00ednio de el\u00e9trons<br \/>\nnegativos e pr\u00f3tons positivos. \u00c9 bem poss\u00edvel<br \/>\nque para algumas estrelas seja o oposto, estas<br \/>\nsendo feitas predominantemente de p\u00f3sitrons e<br \/>\npr\u00f3ton negativos. De fato, podem haver metade<br \/>\ndas estrelas de cada tipo. Os dois tipos de<br \/>\nestrelas devem apresentar exatamente o mesmo<br \/>\nespectro, n\u00e3o havendo um meio de distingui-las<br \/>\npelos m\u00e9todos astron\u00f4micos atuais.&#8221;<\/p>\n<p style=\"padding-left: 30px;text-align: center\">(<a href=\"https:\/\/www.nobelprize.org\/nobel_prizes\/physics\/laureates\/1933\/dirac-lecture.html\">Dirac, P. Nobel Lecture, 1931<\/a>, Tradu\u00e7\u00e3o livre)<\/p>\n<p>Esta indaga\u00e7\u00e3o seria apenas curiosidade se n\u00e3o fosse um problema fundamental: a adi\u00e7\u00e3o de antimat\u00e9ria em modelos de cosmologia n\u00e3o permite a forma\u00e7\u00e3o do universo.<\/p>\n<p>Talvez voc\u00ea j\u00e1 tenha ouvido falar, ou mesmo que n\u00e3o saiba digo agora: Relatividade Geral e Mec\u00e2nica Qu\u00e2ntica n\u00e3o conversam. F\u00edsicos ainda n\u00e3o sabem como fazer uma teoria que englobe estes dois t\u00f3picos, assim muitos resultados experimentais que confirmam previs\u00f5es de uma dessas teorias precisam ser colocados a m\u00e3o na outra, pois n\u00e3o surgem de maneira natural.<\/p>\n<p>A cosmologia \u00e9 a ci\u00eancia que estuda a evolu\u00e7\u00e3o do universo, sendo baseada em relatividade geral. Quando adicionamos antimat\u00e9ria (uma previs\u00e3o da mec\u00e2nica qu\u00e2ntica) nos modelos de cosmologia, n\u00e3o existem muitas diferen\u00e7as entre mat\u00e9ria e antimat\u00e9ria, assim \u00e9 natural esperar que quantidades iguais das duas sejam produzidas no Big Bang.<\/p>\n<p>Por\u00e9m se assumimos esta hip\u00f3tese, devido a aniquila\u00e7\u00e3o de pares, n\u00e3o sobra mat\u00e9ria o suficiente para gerar as grandes estruturas do universo como galaxias e estrelas que conhecemos. Assim \u00e9 necess\u00e1rio supor que em algum momento existe uma assimetria entre o n\u00famero de part\u00edculas e antipart\u00edculas que permita a forma\u00e7\u00e3o de estruturas.<\/p>\n<figure id=\"attachment_760\" aria-describedby=\"caption-attachment-760\" style=\"width: 640px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"wp-image-760 size-large\" src=\"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/tortaprimordial\/wp-content\/uploads\/sites\/136\/2018\/07\/universe-2250310_1920-1024x683.jpg\" alt=\"\" width=\"640\" height=\"427\" srcset=\"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/tortaprimordial\/wp-content\/uploads\/sites\/136\/2018\/07\/universe-2250310_1920-1024x683.jpg 1024w, https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/tortaprimordial\/wp-content\/uploads\/sites\/136\/2018\/07\/universe-2250310_1920-300x200.jpg 300w, https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/tortaprimordial\/wp-content\/uploads\/sites\/136\/2018\/07\/universe-2250310_1920-768x512.jpg 768w, https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/tortaprimordial\/wp-content\/uploads\/sites\/136\/2018\/07\/universe-2250310_1920.jpg 1920w\" sizes=\"(max-width: 640px) 100vw, 640px\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-760\" class=\"wp-caption-text\">Como ser\u00e1 a teoria que explica a forma\u00e7\u00e3o do universo? ser\u00e1 que estamos pr\u00f3ximos dela?<\/figcaption><\/figure>\n<p>O problema da assimetria mat\u00e9ria-antimat\u00e9ria consiste em explicar qual o mecanismo que permite a exist\u00eancia dessa assimetria, atualmente este \u00e9 um problema em aberto pois n\u00e3o temos nenhuma explica\u00e7\u00e3o satisfat\u00f3ria. O modelo que eu estudo no doutorado, assim como muitos outros, tenta resolver este problema partindo da f\u00edsica de part\u00edculas, por\u00e9m a dificuldade em testar experimentalmente a f\u00edsica de alt\u00edssimas energias (como as energias nos primeiros segundos do universo) dificulta a tomada de conclus\u00f5es.<\/p>\n<h3>Conclus\u00f5es<\/h3>\n<p>Antimat\u00e9ria \u00e9 um campo fascinante da f\u00edsica de part\u00edculas que ainda est\u00e1 em seus prim\u00f3rdios, temos muito estudar e muito a descobrir ainda, quem sabe um dos leitores n\u00e3o ser\u00e1 aquele a fazer descobertas neste ramo e talvez a resolver o problema da assimetria mat\u00e9ria-antimat\u00e9ria?<\/p>\n<h2>Saiba mais<\/h2>\n<ol>\n<li><a href=\"http:\/\/www.scielo.br\/scielo.php?script=sci_arttext&amp;pid=S1806-11172006000400001&amp;lng=pt&amp;tlng=pt\"><span style=\"font-family: 'Andale Mono', Times\">Machado ACB, et al. &#8220;Usando a antimat\u00e9ria na medicina moderna.&#8221;,\u00a0Revista Brasileira de Ensino de F\u00edsica. Sociedade Brasileira de F\u00edsica, v. 28, n. 4, p. 407-416, 2006.<\/span><\/a><\/li>\n<\/ol>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Na postagem passada falamos um pouco do que \u00e9 antimat\u00e9ria e sobre a hist\u00f3ria de como a descobrimos. Desta vez vamos nos focar em pesquisa e aplica\u00e7\u00e3o! 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