4 de setembro de 2018

O universo está desaparecendo e não há nada que possamos fazer sobre isso


Faz quase um século que os cientistas teorizaram que o universo estava se expandindo. Agora, já se passaram 20 anos desde que percebemos que esta expansão estava se acelerando e que, com o passar do tempo, outras galáxias parecerão se afastar cada vez mais rápido de nós. Eventualmente, elas se tornarão inacessíveis, mesmo que viajemos na direção delas à velocidade da luz.

O universo está desaparecendo, e não há nada que possamos fazer sobre isso.

Expansão e distância

Quando você olha para uma estrela cuja luz chega para você depois de viajar por 100 anos, você está vendo uma estrela que está a 100 anos-luz de distância.

Mas quando você olha para uma galáxia cuja luz chega depois de viajar em sua direção por uma jornada de 100 milhões de anos, você não está olhando para uma galáxia a 100 milhões de anos-luz de distância. Em vez disso, você está vendo uma galáxia que está significativamente mais distante do que isso.

A razão para tal “distorção” é que nas maiores escalas – aquelas que não estão gravitacionalmente unidas a nós -, o universo está se expandindo.

Quanto mais tempo um fóton leva para chegar aos seus olhos de uma galáxia distante, maior o papel da expansão do universo, implicando que as galáxias mais distantes ficam ainda mais longe do que a quantidade de tempo que a luz delas percorreu.

Correr sem alcançar

Isso é chamado de “redshift” (desvio para o vermelho) cósmico. Como a luz é emitida com uma energia específica e, portanto, com um comprimento de onda específico, esperamos que ela também chegue a seu destino com um comprimento de onda específico. Se o tecido do universo não estivesse se expandindo nem se contraindo, mas fosse constante, esse comprimento de onda seria o mesmo.

Porém, como o universo está se expandindo, o tecido desse espaço está se alongando e, portanto, o comprimento de onda dessa luz se torna mais longo. Os grandes redshifts que observamos nas galáxias mais distantes verificaram absolutamente essa hipótese.

O fato de que o universo está se expandindo significa que todas as galáxias que não estão gravitacionalmente ligadas a nós vão acabar desaparecendo de vista. Com o passar do tempo, elas se tornarão cada vez mais distantes conforme o espaço continua a se expandir, e parecerão se afastar em velocidades cada vez maiores.

Isso quer dizer que, a uma distância-chave particular de nós, a expansão do próprio tecido do espaço faz com que um fóton que saia da nossa galáxia em direção a uma distante ou saia de uma galáxia distante em direção à nossa jamais chegue. A taxa de expansão do universo é tão grande que galáxias distantes se tornam inacessíveis, mesmo que nos movamos em direção a elas na velocidade da luz.

Cada segundo importa

Atualmente, essa distância está “apenas” a cerca de 15 bilhões de anos-luz de distância.

Se considerarmos que o nosso universo observável tem cerca de 46 bilhões de anos-luz de raio, e que todas as regiões do espaço contêm (na média e na maior escala) o mesmo número de galáxias, isso significa que apenas 3% do número total de galáxias em nosso universo é atualmente acessível para nós, se viajarmos na velocidade da luz. 97% das galáxias em nosso universo observável já estão fora do alcance da humanidade, devido à expansão acelerada do universo.

Isso também significa que, em média, vinte mil estrelas passam de acessíveis a inacessíveis a cada segundo. A luz que elas emitiram um segundo atrás algum dia nos alcançará, mas a luz que emitiram neste exato segundo jamais chegará.  É um pensamento perturbador, mas há também uma maneira mais otimista de vê-lo: este é o universo nos lembrando quão precioso cada segundo é.

Se quisermos viajar para além do nosso próprio grupo local de galáxias um dia – o conjunto de objetos gravitacionalmente constituídos da Via Láctea, Andrômeda e cerca de 60 pequenas galáxias satélites -, cada momento que passa é uma oportunidade perdida.
Fonte: https://hypescience.com

LHC detecta o tão esperado decaimento do bóson de Higgs


Não foi fácil encontrar o decaimento do bóson de Higgs no meio das colisões. [Imagem: Cern]

Decaimento do bóson de Higgs

Físicos do LHC conseguiram finalmente observar um comportamento esperado - mas muito difícil de detectar - do famoso bóson de Higgs, a "partícula" - ou campo - que dá massa a todas as demais, e que foi verificada experimentalmente pela primeira vez no mesmo LHC, em 2012.

O Modelo Padrão da física de partículas prevê que cerca de 60% das vezes um bóson de Higgs decairá para um par de quarks bottom, o segundo mais pesado dos seis sabores de quarks: para cima, para baixo, estranho, charme, fundo e topo (ou up, down, strange, charm, bottom e top).

Testar esta previsão é crucial porque o resultado poderia dar suporte ao Modelo Padrão - que é elaborado sobre a ideia de que o campo de Higgs dota os quarks e outras partículas fundamentais com massa - ou balançar suas fundações e apontar para novas físicas.

Feliz ou infelizmente, o decaimento está lá, como previsto. Ou seja, as "novas físicas" ainda não apareceram.

Mar de partículas

Observar o decaimento do bóson de Higgs parece ter sido até mais difícil do que encontrá-lo pela primeira vez, como demonstrou o período de seis anos desde a descoberta do bóson.

A razão para a dificuldade é que existem muitas outras maneiras de produzir quarks bottom em colisões próton-próton, como as feitas no LHC. Isso torna difícil isolar o sinal de decaimento do bóson de Higgs do ruído de fundo associado a esses outros processos. Em contraste, os canais menos comuns de decaimento do bóson de Higgs que foram observados no momento da descoberta da partícula, como o decaimento para um par de fótons, são muito mais fáceis de extrair do plano de fundo.

Para extrair o sinal, os detectores ATLAS e CMS combinaram dados da primeira e da segunda rodadas do LHC, que envolveram colisões em energias de 7, 8 e 13 TeV. Os físicos então aplicaram métodos de análise complexos aos dados para extrair o que estavam procurando com um nível de certeza que garante a descrição dos eventos com uma precisão estatisticamente válida.

No futuro, com mais dados, as colaborações melhorarão a precisão dessas e de outras medições e sondarão o decaimento do bóson de Higgs em um par de férmions muito menos massivos, chamados múons, sempre observando desvios nos dados que poderiam apontar para qualquer física além do Modelo Padrão.

"Os experimentos continuam a se concentrar na partícula de Higgs, que frequentemente é considerada um portal para uma nova física. Essas conquistas também destacam nossos planos de atualizar o LHC para aumentar substancialmente as estatísticas. Agora se demonstrou que os métodos de análise têm a precisão necessária para a exploração de todo o cenário da física, incluindo, esperamos, novas físicas que até agora se escondem de maneira tão sutil," disse Eckhard Elsen, diretor de pesquisa e computação do CERN.
Fonte: https://www.inovacaotecnologica.com.br

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