Lançamento do Espectrômetro GAPS na Antártida: Uma Busca por Antimatéria e o Estudo da Matéria Escura

No dia 16 de dezembro de 2025, uma importante missão científica foi iniciada a partir das vastas extensões de gelo da Antártida. O foco desta empreitada é um grande balão científico projetado especificamente para a detecção de núcleos raros de antimatéria cósmica. Este instrumento, conhecido como Espectrômetro de Partículas Comuns de Antimatéria (GAPS), foi lançado como parte da campanha anual da NASA de balões de longa duração. A base de lançamento é uma área próxima à Estação McMurdo, operada pela Fundação Nacional de Ciência dos EUA, situada na Plataforma de Gelo de Ross.

O objetivo central desta operação é fazer com que o GAPS alcance uma altitude operacional de 120.000 pés, o que equivale a aproximadamente 36 quilômetros acima da superfície terrestre. É nesse ambiente de atmosfera rarefeita que as condições ideais para o registro de partículas são estabelecidas. O experimento GAPS foi meticulosamente calibrado para identificar antideuterons, que são partículas cruciais. A detecção desses antideuterons poderia fornecer a primeira evidência indireta da natureza corpuscular da matéria escura, que, segundo as estimativas atuais, constitui mais de 80% de toda a massa do Universo. O lançamento bem-sucedido ocorreu pontualmente às 5h30 da manhã, horário padrão da Nova Zelândia, marcando o início de um período de observação que se estenderá por várias semanas, durante o qual o balão circulará em torno do continente antártico.

O GAPS emprega uma metodologia de ponta para a identificação de antipartículas. Esta técnica se baseia na formação de um átomo exótico, seguido pelo seu subsequente decaimento, que emite raios-X, e, finalmente, pelo registro do rastro pión-próton resultante da aniquilação. Esta abordagem difere significativamente dos experimentos que utilizam espectrômetros magnéticos. A grande vantagem do GAPS é sua alta sensibilidade a antipartículas de baixa energia, como antiprótons e, crucialmente, antideuterons, ao mesmo tempo que suprime eficazmente o ruído de fundo. A baixa rigidez de corte geomagnética próxima ao Polo Sul potencializa ainda mais a capacidade do instrumento de captar antideuterons de baixa energia, exatamente a faixa prevista por muitas teorias sobre a matéria escura.

O projeto GAPS é o fruto de uma colaboração internacional robusta. A Universidade do Havaí em Manoa desempenhou um papel de liderança no desenvolvimento, contando com a participação de instituições renomadas como a Universidade de Columbia, a Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA) e a Northeastern University. Além disso, há parceiros importantes do Japão, Itália e China envolvidos. O Professor Philip von Doetinchem, líder do projeto, enfatizou que este experimento coloca o Havaí na vanguarda da tentativa de desvendar um dos maiores enigmas da física moderna. A tecnologia já passou por testes importantes, incluindo a validação do conceito em um acelerador no KEK, Japão, em 2005, e um voo de teste de um protótipo (pGAPS) em junho de 2012.

Esta missão faz parte de uma iniciativa mais ampla da NASA. Ela está sendo executada em paralelo com o lançamento do PUEO (Payload for Ultrahigh Energy Observations), que é o primeiro projeto selecionado sob o programa Pioneiros Astrofísicos da NASA, desenhado para fomentar pesquisas promissoras com custos mais controlados. Enquanto o PUEO foca na detecção de neutrinos, o GAPS concentra seus esforços na antimatéria, ilustrando a abordagem multifacetada adotada para o estudo do cosmos. A coleta de dados, prevista para durar várias semanas, estabelecerá limites sem precedentes para os modelos de matéria escura. Os resultados do GAPS têm o potencial de levar à primeira detecção inequívoca de um antideuteron cósmico ou, alternativamente, de descartar uma vasta gama de modelos teóricos que preveem sua geração.