Abre-se um novo capítulo da física

Brian Greene, La Repubblica, 5 de julho de 2012. A tradução é de Moisés Sbardelotto. Reproduzido do IHU On-line.

Quando circularam rumores na internet na semana passada de que a evasiva partícula de Higgs havia sido detectada pelos pesquisadores do Large Hadron Collider, nos arredores de Genebra, eu experimentei meu primeiro calafrio gerado pela física há uma década. A descoberta da partícula de Higgs completaria um capítulo fundamental nos nossos esforços para compreender os elementos básicos que compõem o universo.

A história começou nos anos 1960, quando os físicos desenvolveram o que ficaria conhecido como o “modelo padrão da física de partículas”, um esquema matemático que se revelou capaz de prever os resultados de qualquer experimento em qualquer acelerador de partículas em qualquer parte do mundo. As equações aprisionavam quarks e elétrons, múons e neutrinos, e uma multidão de outras partículas fundamentais em uma matriz matemática cujos esquemas intrínsecos, como a forma de um floco de neve perfeito, exibiam uma rigorosa simetria.

Mas, mesmo que as previsões da teoria eram corroboradas por quase meio século de dados experimentais, havia uma parte fundamental que permanecia inacessível.

A teoria incluía uma hipótese, associada ao físico inglês Peter Higgs, sobre o modo pelo qual as partículas fundamentais adquirem massa. Simplificando, a massa de uma partícula é a resistência que você encontra se você avança contra ela. A pergunta é: de onde vem essa resistência? A resposta, segundo a teoria de Higgs, é que o espaço está cheio de uma substância invisível – o campo de Higgs – que age como uma espécie de melaço que exerce uma resistência fluidodinâmica quando as partículas buscam acelerar através dele. Quanto mais uma partícula é “pegajosa”, mais ela é influenciada por esse campo de Higgs e mais pesada parece.

O vazio interestelar, limpo de qualquer traço de matéria e de radiação, seria, portanto, permeado pelo campo de Higgs. Higgs propôs que se reescrevesse a própria definição de nada, preenchendo o espaço vazio com uma substância capaz de conferir às partículas a sua massa.

Era uma hipótese estranha e exótica: o primeiro estudo proposto por Higgs sobre o assunto foi rejeitado. Mas, estudando a sua ideia mais a fundo, os físicos perceberam que a sua simplicidade matemática e as suas intuições eram admiráveis. Outras tentativas teóricas para identificar a origem da massa das partículas incorriam sempre em alguma incoerência matemática, enquanto a hipótese de Higgs perseverava.

Quando eu comecei a especialização nos anos 1980, falava-se do campo de Higgs com tanta desenvoltura que demorei um pouco para me dar conta de que essa teoria ainda não havia sido confirmada experimentalmente.

Mas, para qualquer teoria, embora intrigante do ponto de vista matemático, a confirmação experimental é irrenunciável. E essa é uma das principais razões pelas quais foi construído o Large Hadron Collider, um percurso tubular de 27 quilômetros situado a algumas centenas de metros abaixo da terra, nos arredores de Genebra, que atravessa a fronteira entre a França e a Suíça e volta.

O colisor acelera prótons em direções opostas a uma velocidade praticamente igual à da luz, e a todo segundo arremessa milhões uns contra os outros. Segundo os cálculos, essas colisões podem ser suficientemente violentas a ponto de “raspar” para fora um pedacinho minúsculo do campo de Higgs, que apareceria como uma partícula infinitesimal: o Higgs.

Mas os cálculos mostram também que encontrar essa partícula não é uma tarefa fácil. A partícula teria uma vida breve, desintegrando-se rapidamente em outras partículas mais familiares (como os fótons, partículas de luz), e somente examinando os produtos da desintegração é que os pesquisadores poderiam acumular provas da existência dos Higgs.

Como se não bastasse, as imponentes colisões entre prótons produzem um vórtice de outros resíduos de partículas, tornando muito difícil localizar com exatidão os Higgs.

É um trabalho ao qual milhares de cientistas dedicaram décadas. Para mim, que sou um teórico e não participo desses esforços experimentais, o resultado é igualmente estimulante. Anos atrás, quando ia ao colégio, meu professor de física nos deu uma tarefa: calcular a trajetória de uma bola suspensa no teto com um pedaço de goma de mascar. Naquela noite, quando terminei os cálculos, corri pelo corredor para mostrá-los ao meu pai. O fato de que símbolos matemáticos rabiscados a lápis em um pedaço de papel pudessem descrever coisas que aconteciam efetivamente no mundo real era algo que me deixava profundamente admirado. Por isso, eu desenvolvi a paixão pela física.

Com esse anúncio, embora incerto e prematuro, eu senti de novo aquela sensação de admiração.
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