Einstein teria descoberto a matéria escura sem nem ter consciência disso.

Sáb, 29 de Dezembro de 2012 10:11

Victor de Andrade Lopes

Albert Einstein foi um dos maiores, senão maior gênio da história da humanidade.

E agora ele pode ser reconhecido por mais um feito que ele realizou sem nem perceber: a descoberta da matéria escura. É o que defende um estudo da Universidade de New York, realizado pelo historiador da ciência Alex Harvey.

Para chegar a esta conclusão, Alex reinterpretou correspondências enviadas de 1918-1921 entre o físico alemão e Erwin Schrödinger, físico austríaco, nas quais ambos discutem a natureza da constante cosmológica – uma espécie de gambiarra que Einstein inclui em sua Teoria Geral da Relatividade para explicar o porquê do Universo não estar alterando suas dimensões, na contramão do pensamento científico vigente na época. O que Alex propõe é que os dois discutiram sem nem perceber a possibilidade da matéria escura, algo que não seria muito falado por mais 70 anos.

Einstein afirmava que o Universa estava fixo, e tudo estava sendo mantido no lugar pela constante cosmológica, cuja ausência faria com que o Universo se contraísse ou se expandisse de acordo com a quantidade de massa dentro dele.

Nos anos 20, sua ideia foi derrubada quando os cientistas George Lamaitre e Edwin Hubble descobriram que o Universo estava, de fato, se expandindo, e Einstein passou a considerar o conceito como o maior tropeço de sua carreira. Mas agora, o estudo sugere que ele realmente estava descobrindo algo importante.

Ao conversar com Schrödinger, Einstein descreveu o que hoje é considerado um importante acessório da teria da matéria escura, ou seja, a teoria de que uma força não uniforme puxa todas as coisas no Universo para “fora”. Mas ele descartou a ideia logo de cara devido aos problemas que ela geraria para físicos que tentariam quantificar, algo que provavelmente acabou acontecendo.

Falando mais especificamente, o que os dois físicos discutiam eram propriedades da constante cosmológica. Eles especularam sobre a forma da força. Schrödinger perguntou se o “campo gravitacional cósmico” seria fixo ou variado no que diz respeito à sua força, e a resposta de Einstein foi:

“Isso significa que não se deve apenas começar da hipótese da existência de uma densidade negativa não observável em espaços interestelares, mas também há de se postular uma lei hipotética sobre a distribuição em espaço-tempo da densidade dessa massa. O caminho escolhido pelo senhor Schrödinger não parece possível para mim porque leva muito fundo no mato da hipótese”.

Alex confirma isso em seu estudo: “Einstein descreveu não apenas o problema central da busca pela matéria escura, mas as dores de cabeça envolvidas ao formular sua estrutura”.

Os estudiosos hoje enfrentam exatamente os mesmos problemas que Einstein previu que eles enfrentariam. Eles sabem que ela existe e está lá, mas eles não sabem como ela funciona nem como está distribuída pelo cosmos.

Físicos afirmam saber tudo o que há para se saber sobre a matéria

Redação do Site Inovação Tecnológica – 24/12/2012

Físicos ligados ao LHC, o maior experimento científico da história, fizeram um anúncio que, por mais revisado e fundamentado nos conhecimentos atuais que possa ser, soa como mais uma previsão de Kelvin. [Imagem: CERN]

O fim da Física?

“Agora, não há mais nada novo para ser descoberto pela Física. Tudo o que nos resta são medições cada vez mais precisas.”
Lord Kelvin (1900)

Lord Kelvin foi um físico tão importante e respeitado em sua época que foi enterrado ao lado de Isaac Newton.

Mas as inúmeras contribuições que Kelvin fez à Física não impediram que ele tivesse uma visão bastante estreita da realidade que ele tão bem ajudou a desvendar.

Agora, físicos ligados ao LHC, o maior experimento científico da história, fizeram um anúncio que, por mais revisado e fundamentado nos conhecimentos atuais que possa ser, soa como mais uma previsão de Kelvin.

Em um artigo publicado na mais renomada revista de Física do mundo, uma equipe do CERN (que administra o LHC) e das universidades de Karlsruher e Humboldt, na Alemanha, afirma que não há mais partículas de matéria para descobrir.

O que equivale a dizer, parafraseando Kelvin, “já conhecemos tudo o que há para se conhecer sobre a matéria. Tudo o que nos resta descobrir são interações entre elas.”

Partículas fundamentais

A busca de uma resposta para a questão “Quantas partículas fundamentais de matéria existem na natureza?” tem movido a física há mais de um século.

Hoje, o Modelo Padrão compreende 12 partículas de matéria, também conhecidas como férmions, divididas em três gerações de quatro partículas cada uma.

Somente as partículas de primeira geração ocorrem em quantidade significativa nas condições normais de temperatura e pressão, o que inclui o elétron, o neutrino do elétron e os quarks up e down – a rigor, apenas o elétron e o próton são coisas “palpáveis”.

Os quarks up e down formam as partículas pesadas, como os prótons e os nêutrons, estando, portanto, na origem de todos os elementos da Tabela Periódica.

Todas as demais só existem no interior dos aceleradores de partículas, e são muito efêmeras, decaindo rapidamente em outros tipos.

Mas não poderiam existir ainda outras partículas, eventualmente mais fundamentais, que somente se manifestariam em condições fora do alcance dos instrumentos atuais?

Não existe nada além do que sabemos

Decididamente não, dizem os físicos, apresentando como prova uma análise com probabilidade de 5,3 sigmas (99,99999%) de estar correta, feita a partir de dados dos aceleradores LHC e Tevatron.

“Mas por que a natureza tem partículas de segunda e terceira geração se elas mal são necessárias? Será que haveriam mais gerações de partículas?” pergunta Martin Wiebusch, um dos autores do novo estudo.

Ele próprio responde: “Há exatamente três gerações de férmions no Modelo Padrão da física de partículas.”

A afirmação “se elas mal são necessárias” soa particularmente estranha levando-se em conta que elas “só” são necessárias, segundo o modelo, para formar todas as outras partículas, sendo a comparação do seu tempo de vida com o tempo na escala humana uma consideração pueril frente a processos que ocorrem em escalas totalmente diferentes.

“Dentro do Modelo Padrão da física de partículas, o número de férmions agora está firmemente estabelecido,” completa Ulrich Nierste, coautor do estudo.

Bóson de Higgs

Partindo da análise de todas as colisões feitas até agora nos dois colisores, os físicos excluíram a existência de férmions desconhecidos.

Os dados mais importantes para essa análise foram os mesmos que levaram à descoberta de uma partícula tipo Higgs, que não se sabe se é realmente o bóson de Higgs ou não.

• O que é bóson? E quem é Higgs?

Como nenhum férmion adicional foi detectado diretamente nos aceleradores, eles precisariam ser mais pesados do que os férmions conhecidos até agora.

Considerando que é o bóson de Higgs que dá massa a todos as outras partículas, esses férmions desconhecidos e pesados teriam que interagir ainda mais fortemente com o Higgs, modificando de tal forma as propriedades dessa partícula que ela não poderia ter sido detectada.

Como ela o foi, a possibilidade de existência de uma eventual quarta geração de partículas foi excluída pelos físicos, que fecharam oficialmente o Modelo Padrão.

É importante lembrar que as propriedades desse bóson tipo Higgs não são ainda conhecidas, o que deixa em aberto a questão de por que existe mais matéria do que antimatéria no Universo.

Ou o fim do Modelo Padrão da física?

Mas o que significa “fechar o Modelo Padrão da Física”?

É possível fazer duas leituras da afirmação.

A primeira é que alguns físicos, no melhor estilo Kelvin, realmente acreditam que não há nada mais a ser descoberto sobre a matéria – não no sentido de assunto, mas no sentido de matéria bariônica.

Sobre a matéria, diga-se de passagem, essa matéria de que nós e as galáxias somos feitos e que, segundo os melhores cálculos, representa 4% da massa do Universo – o restante é composto de alguma coisa dividida entre matéria escura e energia escura, cujos efeitos são detectáveis, mas não se sabe o que seja.

Mas é possível também outra interpretação da conclusão agora anunciada.

A de que os físicos acreditam que o Modelo Padrão da física já deu todos os frutos que tinha para dar, e é necessário partir para uma “nova física”, para novos entendimentos e novas interpretações da realidade, onde novas descobertas sejam possíveis.

Para aprender com os erros passados, seria melhor apostar nessa última possibilidade.

Bibliografia:
Impact of a Higgs Boson at a Mass of 126 GeV on the Standard Model with Three and Four Fermion Generations
Otto Eberhardt, Geoffrey Herbert, Heiko Lacker, Alexander Lenz, Andreas Menzel, Ulrich Nierste, Martin Wiebusch
Physical Review Letters
Vol.: 109, 241802
DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.241802