Até hoje, ninguém conseguiu observar um próton decaindo, o que pode
ser um desapontamento profissional para os físicos, mas uma boa notícia
para o universo.
Por que, se o decaimento de prótons for possível, quando isso acontecer, será o fim de tudo.
Mas como é que um próton pode decair? Um próton não é uma partícula
elementar; ele é feito de quarks. Os quarks são, junto com os léptons,
as partículas mais básicas que conhecemos.
Os quarks estão sujeitos à força nuclear forte, que mantém seu núcleo
unido. Cada quark tem um número bariônico de 1/3. Os bárions mais
famosos são os prótons e os nêutrons, que tem três quarks cada um,
resultando em um número bariônico total igual a 1 (antiprótons tem um
número bariônico negativo).
Como as cargas dos quarks dos prótons e dos nêutrons é um pouco
diferente, as partículas têm carga diferente, e têm também massa
diferente. O nêutron tem um pouco mais de massa, o que significa que ele
pode estar envolvido em outra parte fundamental da matéria no universo.
Léptons são diferentes dos quarks, e aparecem na forma de elétrons,
neutrinos, antineutrinos e antielétrons. Nenhum deles é afetado pela
força forte: eles têm números leptônicos e suas antipartículas têm
número leptônico negativo.
Os números leptônico e bariônico parecem não ter nenhuma importância,
até que você se dá conta que não se sabe de nenhuma reação no universo
que mude o número bariônico total ou o número leptônico total de uma
partícula.
Em outras palavras, há uma lei da conservação do número bariônico e
número leptônico, semelhante à lei da conservação da massa e energia.
Uma mudança súbita no número leptônico seria o equivalente a uma maçã
desaparecendo no nada, ou um disparo de energia vindo de lugar nenhum.
Essa lei da conservação do número leptônico e bariônico fez com que
um fenômeno deixasse os cientistas confusos: o decaimento do nêutron.
Quando um nêutron decai, ele se torna um próton e emite um elétron. Como
um próton é positivo e o elétron é negativo, a carga se conserva, mas o
número leptônico muda completamente.
Mais tarde, os cientistas perceberam que este decaimento envolvia a
emissão de um antineutrino, ou, mais especificamente, um neutrino
antielétron, que é um neutrino associado às interações que envolvem
elétrons. O elétron tem um número leptônico +1, e o neutrino
antielétron, -1, então o número leptônico era conservado, e também a
massa e a carga.
Este decaimento envolvia apenas a força fraca, o que significa que a
força nuclear forte não estava interagindo com os léptons, e tudo estava
bem e certo na física novamente.
Os prótons, por sua vez, são bárions mais leves, e não podem emitir
nada, a menos que seus quarks se dissolvam em partículas menores. Porém,
isso iria diminuir bárions e acrescentar léptons do nada. A conclusão
dos físicos era que tal coisa não poderia acontecer.
Então surgiu a Grande Teoria Unificada: uma teoria ainda incompleta
que diz que todas as forças podem chegar a um certo nível de
equivalência, que pode ser explicada com uma ideia unificante e
quantificável.
O problema é que se a força forte e a fraca são equivalentes, então
léptons e bárions são equivalentes também. Seria como a descoberta de
Einstein que E=mc², que massa e energia são equivalentes, e uma pode ser
derivada da outra.
Repentinamente, uma maçã pode desaparecer, e disparos súbitos de
energia podem aparecer do nada. Na Grande Teoria Unificada, bárions
podem ser convertidos em léptons, e o número bariônico e o número
leptônico não são mais conservados.
Isto também significa que os prótons podem decair em pósitrons e píons.
A partir dessa suposição, os cientistas calcularam a vida dos prótons
até todos decaiam, de 10^25 (1,0 × 10 elevado a 25) a 10^33 (1,0 x 10
elevado a 33) anos.
Em 10^30 anos, as estrelas do universo já terão se afastado para
longe das vistas uma da outra, e queimado até ficarem escuras. A energia
é o que organiza os átomos – energia gravitacional que une as
partículas e forma estrelas e planetas, energia solar que aquece os
planetas e lhes dá uma chance.
Mas a energia que se verá nestes dias serão os disparos intensos de
energia resultantes de porções de matéria sendo devoradas por buracos
negros. Nessa época, essa pode ser a única forma de obter energia no
nosso universo. Só que não vai funcionar, por que a própria matéria vai
simplesmente se dissolver.
Uma vez que os bárions sejam reduzidos a léptons, não há jeito de
fazer o caminho inverso, pelo menos não sem usar montanhas de energia.
Como não teremos essa energia, o decaimento dos prótons significa que
qualquer civilização que conseguir durar até lá vai literalmente se
dissolver, já que até o hidrogênio vai se dissolver em partículas
menores.
Fonte: http://io9.com/
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