Decadência do vácuo: a catástrofe final

 De vez em quando, os físicos inventam uma nova maneira de destruir o Universo. Há o Big Rip (uma ruptura do espaço-tempo), o Heat Death (expansão para um Universo frio e vazio) e o Big Crunch (a reversão da expansão cósmica). Meu favorito, porém, sempre foi a decomposição por vácuo. É uma maneira rápida, limpa e eficiente de destruir o Universo. 

Ilustração conceitual do Campo de Higgs que os físicos acreditam que permeia o Universo e que teoricamente poderia provocar o seu fim. Crédito: David Parker/Getty Images 

Para entender o decaimento do vácuo, é necessário considerar o campo de Higgs que permeia nosso Universo. Tal como um campo eléctrico, o campo de Higgs varia em intensidade, com base no seu potencial. Pense no potencial como uma pista na qual uma bola rola. Quanto mais alto estiver na pista, mais energia a bola terá.

O potencial de Higgs determina se o Universo está em um de dois estados: um vácuo verdadeiro ou um vácuo falso. Um verdadeiro vácuo é o estado estável e de menor energia, como ficar parado no fundo de um vale. Um falso vácuo é como estar aninhado em um buraco na parede do vale – um pequeno empurrão pode facilmente fazer você cair. Um universo em um estado de falso vácuo é chamado de “metaestável”, porque não está decaindo ativamente (rolando), mas também não é exatamente estável.

Existem dois problemas em viver em um universo metaestável. Uma delas é que se você criar um evento de energia suficientemente alto, você pode, em teoria, empurrar uma pequena região do universo do falso vácuo para o verdadeiro vácuo, criando uma bolha de vácuo verdadeiro que então se expandirá em todas as direções na velocidade de luz. Tal bolha seria letal.

O outro problema é que a mecânica quântica diz que uma partícula pode “tunelar” através de uma barreira entre uma região e outra, e isto também se aplica ao estado de vácuo. Assim, um universo que se encontra bastante feliz no falso vácuo poderia, através de flutuações quânticas aleatórias, encontrar subitamente parte de si mesmo no verdadeiro vácuo, causando um desastre.

A possibilidade de decaimento do vácuo tem surgido muito ultimamente porque as medições da massa do bóson de Higgs parecem indicar que o vácuo é metaestável. Mas há boas razões para pensar que alguma nova física irá intervir e salvar o dia.

Uma das razões é que a época inflacionária hipotética no Universo primordial, quando o Universo se expandiu rapidamente na primeira pequena fração de segundo, provavelmente produziu energias suficientemente altas para empurrar o vácuo para além da borda, rumo ao vácuo verdadeiro. O fato de ainda estarmos aqui indica uma de três coisas. A inflação ocorreu em energias demasiado baixas para nos levar ao limite, a inflação não ocorreu de todo, ou o Universo é mais estável do que os cálculos sugerem.

Se o Universo for de facto metaestável, então, tecnicamente, a transição poderá ocorrer através de processos quânticos a qualquer momento. Mas provavelmente não acontecerá – prevê-se que o tempo de vida de um universo metaestável seja muito mais longo do que a idade atual do Universo.

Portanto, não precisamos nos preocupar. Mas o que aconteceria se o vácuo se deteriorasse?

As paredes da verdadeira bolha de vácuo se expandiriam em todas as direções à velocidade da luz. Você não veria isso chegando. As paredes podem conter uma enorme quantidade de energia, então você pode ser incinerado quando a parede de bolhas passar por você.

Diferentes estados de vácuo têm diferentes constantes da natureza, de modo que a estrutura básica da matéria também pode ser desastrosamente alterada. Mas poderia ser ainda pior: em 1980, os físicos teóricos Sidney Coleman e Frank De Luccia calcularam pela primeira vez que qualquer bolha de vácuo verdadeiro sofreria imediatamente um colapso gravitacional total.

Eles dizem: “Isso é desanimador. A possibilidade de estarmos vivendo num falso vácuo nunca foi algo animador de se contemplar. A deterioração do vácuo é a catástrofe ecológica definitiva; num novo vácuo existem novas constantes da natureza; após a decadência do vácuo, não só a vida como a conhecemos é impossível, como também a química como a conhecemos.

“No entanto, pode-se sempre extrair conforto estóico da possibilidade de que talvez com o passar do tempo o novo vácuo sustente, se não a vida como a conhecemos, pelo menos algumas criaturas capazes de conhecer a alegria. Esta possibilidade foi agora eliminada.”

Para saber com certeza o que aconteceria dentro de uma bolha de vácuo verdadeiro, precisaríamos de uma teoria que descrevesse nosso multiverso maior, e ainda não a temos. Mas basta dizer que não seria bom. Felizmente, provavelmente estamos razoavelmente seguros.

Pelo menos por enquanto.

Fonte: Cosmosmagazine.com