terça-feira, 27 de março de 2012

11 estranhas partículas da física

Das mais impressionantes pesquisas sobre o universo, nos últimos tempos, quase todas têm participação de alguma partícula ainda não conhecida pela física, teorizada recentente. Até o Modelo Padrão da Física (teoria criada em 1973 que prevê a existência de partículas como o quark, neutrinos e antineutrinos) já está sendo revisado em vários pontos para incluir novas descobertas. Para o estudo de questões físicas complicadas, tais como antimatéria, matéria escura e gravitação, os cientistas estão “criando” novas partículas, em um catálogo de constante atualização. Elas seriam satisfatórias para resolver vários problemas da física moderna, mas infelizmente a existência de nenhuma delas foi comprovada na prática. Conheça onze destas partículas:

11 – Stringbal - lA teoria das cordas prevê que as partículas quânticas, como elétrons e quarks, estão dispostas no universo vibrando como cordas de energia. Esta linha de pensamento, que não vê a partícula como um agente estático sem dimensão, satisfaz o modelo padrão e responde questões como a ação da gravidade em grandes distâncias cósmicas. Se as partículas de fato vibram como cordas, esta teoria também conceitua algumas anomalias. Uma delas, estudada pelo acelerador de partículas LHC, seria a possível existência de buracos negros em miniatura. Outra seria um momento em que duas partículas abandonam a condição de corda e se chocam uma com a outra, formando o que se chama de “Stringball” (literalmente, “esfera de cordas”), o que deve dar origem a mais dimensões além das três que conhecemos. O que faria as cordas saírem de seu estado natural e formarem esferas é uma grande quantidade de energia. Dessa maneira, os cientistas teorizam que seria possível criar tais esferas em um dispositivo como o LHC.

10 – Tetraquark - Esta partícula seria basicamente o que diz o nome: um aglomerado de quatro quarks. Em um modelo mais avançado, existiria um “pentaquark”, que inclui na conta um antiquark cujo peso seria a metade de um próton. Um próton, segundo o modelo padrão, é composto por três quarks juntos, ou um quark e um antiquark (proveniente da antimatéria). Os pesquisadores defendem, contudo, que possam existir agrupamentos maiores de quarks, que superam um próton. A tentativa que chegou mais perto de comprovar sua existência, experimentalmente, aconteceu em 2005, mas falhou.

9 – Glueball - A existência dessa partícula, que ainda não possui tradução específica para o português (seria algo como uma “esfera de glúon”), também se baseia na teoria das cordas. Dentro de um próton, os quarks não são estáveis: a todo momento, são criados e eliminados. Um quark possui carga elétrica negativa, positiva, e uma terceira, hipotética, chamada de “carga de cor”. Para que os quarks possam se manter juntos em um próton, é preciso haver uma força de atração. Esta força, conforme essa teoria, seria proporcionada porque partículas transitam entre os quarks carregados com a tal carga de cor. Tais partículas, por sua vez, seriam os glúons (cujo nome lembra a ideia de colar, de unir). Como os glúons também têm carga própria, pesquisadores defendem que eles poderiam se unir por si próprios e compor matéria, formando um novo tipo de partícula. Estas partículas seriam as “glueballs”.

8 – Inflatão - Especialistas em astrofísica debatem intensamente o que teria acontecido logo após o Big Bang. Se uma única explosão foi responsável por criar o universo, como é que ele conseguiu se expandir desse jeito? As teorias mais aceitas propõem que seria necessária uma força de campo energético que espalhou os elementos pelo espaço em uma velocidade superior à da luz. A teoria quântica defende que todo campo está associado a uma partícula. Neste caso, seria o inflatão. Seguindo a mesma teoria de expansão do universo, o inflatão teria sido responsável por expandir o universo logo após o ponto inicial, mas eventualmente estas partículas seriam dissolvidas em outros tipo de matéria e radiação, até sumir. Com isso, recriar um inflatão demandaria um acelerador de partículas um trilhão de vezes mais potente que o LHC.

7 – Pomerão - Caso as glueballs (partículas originárias dos glúons, que mantêm os quarks unidos) realmente existam, comprová-las na prática é uma tarefa muito difícil, pois exige que se “isole” um momento de atração entre quarks. O mais próximo que se imagina disso é conseguir capturar o instante em que as glueballs são convertidas em pacotes de energia, dentro do próton (O LHC já consegue forjar uma situação semelhante). Tais pacotes seriam o que se chama de pomerão. Já se concebe a existência do pomerão há um bom tempo, desde antes do modelo padrão de 1973. Antigamente, no entanto, ele era visto como um possível componente fixo na atração energética interna dos prótons. Hoje, com a teoria das cordas, a abordagem mudou. O pomerão é tido como algo criado a partir de uma colisão de partículas resultante da existência de mais de três dimensões.

6 – Leptoquark - O modelo padrão trabalha com a ideia de que o elétron tem partículas “opositoras”: lépton, múon e tau. Estas três já foram comprovadas na prática e estão incluídas no modelo padrão. O múon, mais pesado que o elétron, era tido como uma partícula “independente”, mas em 1994 um experimento na Alemanha conseguiu converter um elétron em múon a partir de colisões. Seria preciso, portanto, uma partícula híbrida, um intermediário entre elétron e múon. Baseados no modelo padrão, que classifica o próton como um conjunto unificado de quarks, os cientistas traçaram um paralelo em que léptons são de alguma forma atraídos na formação de elétrons, e o leptoquark desempenharia um papel fundamental nesse sentido.

5 – Winos - A teoria da supersimetria, que tem sido bem aceita nos meios astrofísicos nos últimos anos, enuncia que cada partícula no universo possui uma partícula equivalente para lhe fazer oposição, geralmente com peso diferente, afim de proporcionar equilíbrio. De acordo com as teorias de interações entre partículas, existe o Bóson W (abreviatura de Weak, fraco em inglês), que trabalha com os conceitos de força forte e força fraca. O equivalente pesado às partículas Bóson W seriam os Winos, responsáveis por proporcionar força de atração nuclear nestas situações. O LHC tem feito estudos tomando como base a teoria da supersimetria, e os Winos entram nestas suposições.
4 – Ânions - Elétrons e quarks são partículas subatômicas agrupadas em uma classe chamada de férmions, que seriam opositores dos bósons. Nas interações dimensionais entre estas duas, existiria um terceiro tipo de partícula, o ânion. Na teoria mais aceita, o ânion sempre carrega parte da energia de uma partícula subatômica durante uma interação com outra partícula, e isso seria a chave para entender algumas relações entre elas.

3 – Galileons - Einstein enunciou que a força gravitacional funciona sob o mesmo padrão em todos os pontos do universo. Dentro do sistema solar, que é até onde a ciência já pôde testar esta tese, o apontamento do físico alemão se mostrou correto. Mas, se isso é verdade, como existem as supernovas, explosões estelares que surgem justamente a partir de uma perturbação gravitacional? A solução hipotética para este problema seriam as partículas chamadas de Galileons. De maneira geral, tratam-se partículas subatômicas originadas da formação de vácuos quânticos, que seriam responsáveis por enfraquecer a gravidade em determinados pontos do universo. O efeito destas partículas só seria sentido em regiões de baixa densidade no universo, o que não é o caso do sistema solar.

2 – Partículas Majorana - Uma partícula é geralmente idêntica à sua antipartícula, exceto por uma diferença: elas possuem cargas elétricas opostas. Em um estudo mais avançado nesse campo, o cientista italiano Ettore Majorana concebeu uma ideia aparentemente absurda: uma partícula cuja carga é zero, assim como a sua opositora, que na verdade é ela mesma. Logo, uma única partícula seria também sua antipartícula. A concepção desta ideia ganhou força após a expansão da teoria da supersimetria, em que se defende a existência de um equivalente para cada partícula do universo. O conceito de antimatéria, por exemplo, é satisfeito com essa explicação. Dessa forma, poderiam haver vários tipos de partículas Majorana, todas tendo carga neutra e sendo a antimatéria de si mesmas.

1 – Wimpzilla - Mais de 80% da matéria existente no universo, segundo estimativas, é invisível aos nossos telescópios. Trata-se da matéria escura, objeto de estudo dos cientistas há décadas. A composição básica da matéria escura seriam as chamadas “Partículas Massivas de Interação Fraca” (WIMP, na sigla em inglês). Estas partículas, que pesariam de 10 a 100 vezes mais do que um próton, teriam surgido após o Big Bang e se espalhado paulatinamente pelo universo. Existe, no entanto, a questão da expansão do universo a partir do início dos tempos. Durante a interação entre matéria e vácuo nesse período, algumas partículas podem ter se desprendido do fluxo da expansão em “pedaços” maiores. Seriam partículas WIMP gigantescas, bilhões de vezes mais pesadas que as originais. O nome, dado por um dos físicos que teorizou as WIMPs, faz mesmo alusão ao gigantesco monstro Godzilla.
Fonte: hypescience.com
 [New Scientist]

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