Por longas eras, a humanidade tem tentado desvendar a composição
exata do universo. Os gregos foram os primeiros a intuir a existência
dos átomos, que eles acreditavam ser as menores partículas no universo,
os “blocos construtivos” de tudo.
Durante 1.500 anos, não houve nada de novo no assunto, até a
descoberta, em 1897, do elétron, que abalou as estruturas do mundo
científico. Da mesma forma que a matéria era feita de átomos, os átomos
pareciam ter seus próprios ingredientes.
Mas mesmo os prótons e nêutrons, os elementos que fazem o átomo,
também são feitos de partes menores – os quarks. Cada nova descoberta
carrega consigo novas perguntas. Será que o tempo e o espaço são apenas
apenas grumos de migalhas minúsculas carregadas, muito pequenas para serem vistas? Talvez estas partículas teóricas possam explicar tudo – se pudermos encontrá-las.
10. Strangelets
Existem seis tipos de quarks, sendo os mais comuns os quarks “up” e
“down”, que fazem os prótons e nêutrons. Os quarks “strange”, por outro
lado, não são tão comuns. Quando quarks “strange” se combinam com quarks
“up” e “down” em números iguais, a partícula resultante chama-se
strangelet, que forma os componentes da matéria “estranha”.
Segundo a hipótese da matéria estranha, os strangelets são criados na
natureza quando uma estrela de nêutrons tem a pressão tão alta que os
elétrons e prótons em seu núcleo se fundem, colapsando em um tipo de
bolha densa de quarks, que chamamos de matéria estranha. E como
teoricamente os strangelets podem existir fora do ambiente de alta
pressão do centro de uma estrela, é provável que eles flutuem para fora
destas estrelas e acabem entrando em outros sistemas estelares,
incluindo o nosso.
E é aí que as coisas ficam malucas. Se existir, um strangelet grande
pode converter um núcleo atômico em outro strangelet só de colidir com
ele. O novo strangelet irá colidir com mais núcleos, convertendo-os em
mais strangelets, em uma reação em cadeia até que toda a matéria na
Terra seja convertida em matéria estranha. A comunidade científica leva a
sério esta ameaça, tanto que os pesquisadores do Grande Colisor de
Hádrons, maior acelerador de partículas do mundo, fez um comunicado à imprensa
declararam ser improvável que eles acidentalmente criassem strangelets
que poderiam destruir o planeta (basicamente, a natureza cria colisões
de partículas muito mais poderosas. Se fosse o caso de criar strangelets
na Terra por colisão de partículas, isto já teria acontecido há muito
tempo).
9. S-partículas
A teoria da supersimetria afirma que cada partícula do universo tem
uma partícula oposta gêmea, conhecida como partícula supersimétrica ou
s-partícula. Então, para cada quark, há um s-quark em perfeita simetria
com ele. Para cada fóton, um fotino. O mesmo ocorre com todas as 61
partículas elementares conhecidas. Mas se existem tantas assim, por que
não descobrimos até agora nenhuma delas?
Na física de partículas, partículas mais pesadas decaem mais
rapidamente que as partículas leves. Se uma partícula for pesada o
suficiente, ela se desfaz praticamente no mesmo instante em que é
criada. Assumindo então que as s-partículas sejam incrivelmente pesadas,
elas se desfariam em um piscar de olhos, enquanto suas superparceiras,
as partículas que observamos na natureza, continuam a existir. Isto
também explicaria por que há tanta matéria escura: as s-partículas
poderiam compor a matéria escura e existir em um campo que é, até agora,
não observável.
8. Antipartículas
A matéria é feita de partículas e a antimatéria, de antipartículas.
Faz sentido, certo? As antipartículas têm a mesma massa de partículas
normais, mas carga e momento angular (spin) opostos. Parece com a teoria
da supersimetria, mas diferente das partículas, as antipartículas se
comportam exatamente como as partículas, inclusive formando
anti-elementos, como o anti-hidrogênio. Basicamente, toda a matéria tem
sua antimatéria correspondente.
Ou, pelo menos, deveria. E é aí que está o problema. Há bastante matéria por aí, mas a antimatéria não aparece em lugar nenhum, exceto no Grande Colisor de Hádrons.
Durante os primeiros momentos do Big Bang, haviam quantidades iguais de
partículas de matéria e antimatéria. A ideia é que toda a matéria do
universo surgiu naquele ponto. Então, por padrão, toda a antimatéria
teria que surgir junto.
Uma teoria
afirma que existem outras partes do universo dominadas pela
antimatéria. Tudo que podemos ver, mesmo as estrelas mais distantes, é
composto de matéria. Mas o nosso universo visível pode ser apenas uma
pequena seção do universo, e os planetas, estrelas e galáxias de
antimatéria estariam em uma parte diferente deste universo.
7. Grávitons
Neste momento, as antipartículas são um problema enorme para os
teóricos de física de partículas. Outro problema, no entanto, é a
gravidade. Comparada com outras forças, como o eletromagnetismo, a
gravidade é fraca. E parece mudar sua natureza baseada na massa de um
objeto – ela é facilmente observável em planetas e estrelas, mas quando
você vai ao nível molecular, nada de gravidade. Além disso, o fenômeno
não tem uma partícula portadora, como os fótons são portadores da força
eletromagnética.
É aí que entra o gráviton. Ele é a partícula teórica que permitiria
que a gravidade fosse encaixada no mesmo modelo das outras forças
observáveis. Como ela exerce uma atração fraca em todos os objetos,
independente da distância, deve ser sem massa. Isto teoricamente não
seria problema – os fótons não têm massa e foram encontrados. A física
avançou até o ponto de definir os parâmetros exatos que um gráviton deve
ter, e assim que encontrarmos uma partícula – qualquer partícula – que
combine com a descrição, teremos um gráviton.
Encontrar o gráviton é importante porque, da forma como são hoje, a
relatividade geral e a física quântica são incompatíveis. Mas a um certo
nível preciso de energia, conhecido como escala de Planck, a gravidade
para de seguir as leis da relatividade e passa a obedecer as leis
quânticas. Resolver o problema da gravidade pode ser a chave para uma
teoria unificada.
6. Gravifótons
Esta é outra partícula gravitacional teórica. O gravifóton é uma
partícula que seria criada quando um campo gravitacional fosse excitado
em uma quinta dimensão. Ele é previsto pela teoria Kaluza Klein, que
propõe que o eletromagnetismo e a gravitação podem ser unificados em uma
única força sob a condição que existam mais de quatro dimensões no
espaço-tempo. Um gravifóton teria as características de um gráviton, mas
também teria as propriedades de um fóton, e criaria o que os físicos
chamam de uma “quinta força” (atualmente existem quatro forças
fundamentais).
Outras teorias afirmam que o gravifóton seria uma superparceira (como
uma s-partícula) dos grávitons, mas que atrairia e repeliria ao mesmo
tempo. Ao fazer isto, os grávitons teoricamente criariam a
antigravidade.
5. Préons
O núcleo de um átomo de ouro possui 79 prótons. Cada próton é feito
de três quarks. O diâmetro do núcleo do átomo de ouro é de cerca de oito
femtômetros, ou oito milionésimos de nanômetro, e um nanômetro é um
bilionésimo de um metro. Quarks são pequenos e os préons, que seriam as
sub-partículas do quark, seriam tão infinitesimalmente pequenas que
atualmente não há escala para medir seu tamanho.
Existem outras palavras para descrever os blocos que formariam os
quarks, como primons, subquarks, quinks e tweedles, mas o préon é o mais
aceito. E os préons são importantes porque atualmente os quarks são uma
partícula fundamental – não tem como chegar a nada menor. Se os quarks
forem compostos de outra coisa, isto abriria a porta para milhares de
novas teorias. Por exemplo, uma teoria afirma que a antimatéria do
universo está contida nos préons, e que todas as coisas têm antimatéria
presa dentro de si. De acordo com esta teoria, você é em parte
antimatéria, mas não pode vê-la porque os blocos de matéria são muito
maiores.
4. Táquions
Nada chega mais perto de quebrar as leis da relatividade que um
táquion. É uma partícula que se move mais rápido que a luz, e se ela
existir, isto significaria que a barreira da velocidade da luz não é
mais uma barreira, mas um ponto central. Da mesma forma que partículas
normais podem se mover com velocidade infinitamente baixa, um táquion
poderia se mover a velocidades infinitamente rápidas.
E, bizarramente, o relacionamento com a velocidade da luz seria
espelhado. Quando uma partícula normal acelera, sua energia aumenta.
Para quebrar a barreira da velocidade da luz, ela precisaria de energia
infinita. Para um táquion, quanto mais lento ele viaja, mais energia
precisa. À medida que fica vagaroso e se aproxima da velocidade da luz
pelo outro lado, ele vai precisando cada vez de mais energia. E quando
ele acelera, precisa de cada vez menos energia, até que não precise de
energia nenhuma para viajar a velocidade infinita.
Se os táquions realmente existirem, eles estarão presos para sempre
do lado oposto da barreira que nós também não podemos ultrapassar. Uma
pena, porque teoricamente os táquions poderiam ser usados para enviar mensagens para o passado.
3. Cordas
Até agora quase todas as partículas que falamos são chamadas
partículas puntiformes. Quarks e fótons existem como um ponto – um
minúsculo ponto, se você quiser – com dimensões zero. A teoria das
cordas sugere que estas partículas elementares não são pontos, mas
cordas, ou fios com uma dimensão.
No seu núcleo, a teoria das cordas é
uma “Teoria de Tudo”, que consegue colocar juntas a gravidade e a física
quântica (pelo que vimos até agora, elas não podem coexistir – a
gravidade não funciona na escala quântica).
Em um sentido mais geral, a teoria das cordas é uma teoria quântica
da gravidade. As cordas substituiriam os préons como os blocos
construtores dos quarks, e em um nível maior tudo permaneceria igual. E
na teoria das cordas, uma corda pode se tornar qualquer coisa dependendo
de sua forma. Se for uma linha aberta, se torna um fóton. Se as pontas
se conectam formando um laço, a corda se torna um gráviton – da mesma
forma que um pedaço de madeira pode se tornar uma casa ou uma flauta.
Existem, na física, muitas teorias das cordas e cada uma delas prediz
um número diferente de dimensões.
A maioria declara existirem dez ou
onze dimensões, e a teoria bosônica das cordas (ou teoria das
supercordas) pede vinte e seis. Nestas outras dimensões, a gravidade tem
uma força igual ou maior que as outras forças fundamentais, o que
explicaria porque ela é tão fraca em nossas três dimensões espaciais.
2. Branas
Quem quer uma explicação para a gravidade tem que dar uma espiada na
Teoria-M ou Teoria das Membranas. As membranas, ou branas, são
partículas que são capazes de envolver várias dimensões. Por exemplo,
uma 0-brana é uma brana puntiforme que existe em zero dimensões, como um
quark. Uma 1-brana tem uma dimensão – uma corda.
Uma 2-brana é uma
membrana bidimensional, e assim por diante. Branas de dimensões
superiores podem ter qualquer tamanho – o que leva à teoria de que nosso
universo é uma enorme brana com quatro dimensões. Esta “superbrana” – o
nosso universo – é só uma parte de um espaço multidimensional.
Sobre a gravidade, nossa brana quadridimensional não pode contê-la, e
ela “vaza” para outras branas conforme passa por elas no espaço
multidimensional.
Nós ficamos apenas com as sobras, o que explicaria
porque ela é tão fraca comparada com outras forças.
Extrapolando, faz sentido ter muitas branas se movendo pelo espaço –
infinitas branas em um espaço infinito. E a partir daí temos as teorias
de muitos mundos e de universos cíclicos. As teorias de universos
cíclicos afirmam que o universo se repete em ciclos, expandindo a partir
da energia do Big Bang, e depois encolhendo por causa da atração
gravitacional terminando em um Big Crunch. A energia da compressão
causaria outro Big Bang, lançando o universo em outro ciclo.
1. Bóson de Higgs
O bóson de Higgs teve sua descoberta confirmada em 14 de março de
2013, no Grande Colisor de Hádrons. Ele havia sido previsto teoricamente
nos anos 1960 como a partícula que daria massa às outras partículas.
Basicamente, o bóson de Higgs é produzido no campo de Higgs e foi
proposto como uma forma de explicar porque algumas partículas que
deveriam ter massa na verdade não tinham. O campo de Higgs, que ainda
não foi observado, teria que existir no universo todo e fornecer a força
necessária para as partículas terem massa. E se isto for verdade, ele
preencheria enormes vazios no Modelo Padrão, que é a explicação básica
de praticamente tudo (exceto, como sempre, a gravidade).
O bóson de Higgs é vital porque prova que o campo de Higgs existe, e
explica como a energia dentro do campo pode se manifestar como massa.
Também é importante por que estabelece um precedente. Antes de ser
descoberto, o bóson de Higgs era apenas uma partícula teórica. Ela tinha
modelos matemáticos, parâmetros físicos para sua existência, como
deveria ser seu spin, tudo. Apenas faltava uma evidência de sua
existência. Mas baseado nestes modelos e teorias, fomos capazes de
localizar uma partícula específica, a menor coisa no universo conhecido,
que estava de acordo com essa hipótese.
Se conseguimos fazer isto uma vez, quem pode dizer que alguma destas outras partículas não pode ser real?
Fonte: http://listverse.com/
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