O mega-acelerador de partículas Grande Colisor de Hádrons conseguiu ontem recriar, pela primeira vez na história, as condições existentes um bilionésimo de segundo depois do Big Bang, a explosão que originou o cosmo. A análise dos dados, porém, deve levar anos
(Correio Braziliense) A data de 30 de março de 2010 certamente estampará as páginas dos livros escolares e das grandes obras de física. Entrará para a história da humanidade. Às 13h06 de ontem (8h06 em Brasília), a ciência conseguiu recriar pela primeira vez as condições do universo, retrocedendo no tempo até apenas um bilionésimo de segundo depois do Big Bang, a grande explosão que originou o cosmo. Na sala de controle da Organização Europeia para Pesquisa Nuclear (Cern), os cientistas aplaudiram de pé o feito e abriram uma garrafa de champanhe, enquanto monitores e telões comprovavam o sucesso da experiência, após dois fracassos.
“Os resultados excederam minhas expectativas. As colisões de prótons ocorreram de forma bastante rápida e muito suave”, comemorou, em entrevista ao Correio, por e-mail, o físico Rolf-Dieter Heuer, diretor-geral da Cern. A façanha ocorreu dentro do mega-acelerador de partículas Grande Colisor de Hádrons (LHC, pela sigla em inglês), construído dentro de um túnel de 27km de circunferência, a 175m da superfície, sob a fronteira entre Suíça e França.
“As partículas se chocaram pela primeira vez pouco depois das 13h e todos na sala de controle ficaram felizes. A energia liberada pelas colisões foi de 7 teraelétron volts, um fator 3,5 vezes mais alto que o obtido no Fermilab”, declarou Heuer, referindo-se ao acelerador situado em Batavia, no estado norte-americano de Illinois. Além de simular os instantes após o Big Bang, a experiência de ontem no LHC bateu o recorde mundial de energia. “Agora, pretendemos realizar muito mais colisões, coletar informações e ter paciência”, acrescentou o diretor da Cern.
Os dois feixes de prótons, viajando a quase 300 mil quilômetros por segundo — velocidade equivalente a 99,9% da velocidade da luz —, produziram choques estáveis durante três horas e permitiram aos cientistas registrarem 500 mil eventos, que ocorriam de modo simultâneo no LHC. O experimento possibilitou que a ciência “voltasse” 13,7 bilhões de anos no tempo. “É o começo do que espero ser uma grande aventura”, afirmou ao Correio, pela internet, o norte-americano Frank Wilczek, cientista do Instituto de Tecnologia de Massachusetts e Prêmio Nobel de Física em 2004.
Para James Gillies, chefe de comunicação e porta-voz da Cern, as escalas de tempo para pesquisa em física de partículas são muito grandes. “Estamos no começo do processo que nos trará novos insights sobre o modo como o universo funciona, e o modo como ele surgiu”, disse à reportagem, estimando um prazo de um ano para essas primeiras conclusões. Ele acredita que os mais importantes resultados obtidos ontem são o fato de a velocidade dos feixes de prótons ter acumulado dados e produzido medidas básicas para análises futuras. “O LHC não recria as condições para o Big Bang, mas aquelas que existiram no universo imediatamente após a explosão cósmica. Isso nos capacita a ‘fabricar’ partículas que foram feitas pela primeira vez no Big Bang, mas que eram invisíveis para nós até então”, admitiu.
Gillies aposta que as primeiras colisões em alta energia no LHC marcam o início da nova era da física de partículas. “O LHC é a máquina que levará nossa compreensão para além do modelo das partículas fundamentais, provavelmente nos dando vislumbres da matéria escura, que forma 25% do universo, por exemplo”, acrescentou.
Brasil
“Nós iniciamos uma nova era na física. Ao atingirmos a energia de 7 teraelétron volts, reconstruímos muitas partículas conhecidas. É o primeiro passo para trabalharmos na calibragem do experimento e de todos os seus subdetectores”, disse, por e-mail, o físico carioca Alberto Santoro, líder do grupo da Universidade Estadual do Rio de Janeiro (UERJ) que trabalha no Solenoide Compacto de Múons (CMS), um dos quatro detectores do LHC. De acordo com ele, nunca se trabalhou com uma energia tão alta. “Podemos falar de uma aproximação com o Big Bang, e não na explosão cósmica propriamente dita, que envolveria uma complexidade ainda maior”, explicou o especialista brasileiro, com a cautela peculiar da ciência.
Santoro comenta que o Brasil participou de muitas maneiras do sucesso do LHC. “Nossos cientistas trabalharam na construção de subdetectores e na análise de dados simulados, que ajudarão nas futuras avaliações. Também mantivemos duras importantes unidades de computação, uma na UERJ e outra na Universidade Estadual Paulista (Unesp)”, revela. “Contribuímos com inteligência e com ideias. Isso sem contar com bons financiamentos, que ainda estão em andamento”, concluiu. Os cientistas também pretendem agora comprovar a existência do bóson de Higgs(1), a chamada “partícula de Deus”. “Possivelmente atestarem sua existência dentro de um a dois anos, quando tivermos um número razoável de eventos que permitirão uma análise contundente e sem ambiguidades”, comentou o físico carioca.
A peça que falta
Para os cientistas, o bóson de Higgs é a única peça que falta para explicar a materialidade do universo. Sua existência foi teorizada em 1964 pelo físico britânico Peter Ware Higgs. Acredita-se que a massa seja o resultado da interação das partículas já conhecidas (entre elas, elétrons, quarks, fótons e glúons) com o bóson de Higgs.
O número
11 mil
Número de voltas que os feixes de prótons deram no LHC a cada segundo, durante as colisões desta terça (30/3)
Três perguntas para Frank Wilckzek, Nobel de Física
É o início de uma nova era na física? Qual é a importância dessa façanha obtida pelo LHC?
Nós quase certamente entenderemos do que é feito o meio preenchido pelo espaço (“campo de Higgs”) que temos usado em nossas equações. Eu espero vermos o vislumbre do novo mundo previsto pela supersimetria. Isso sustentaria uma visão de unificação de forças que alguns de nós temos defendido por algum tempo. Devemos descobrir a composição da matéria escura — ou eliminar muitas propostas para explicá-la. É claro, pode haver surpresas completas.
O que aconteceu dentro do LHC?
O LHC certamente reproduzirá algo como as condições que eram comuns a todo o universo quando ele tinha apenas um décimo de bilionésimo de segundo de idade. É claro, isso ocorrerá num volume muito pequeno de espaço. O que aconteceu hoje (ontem) foi um marco.
E quais os próximos passos desse experimento?
Fazer o LHC funcionar é um projeto de engenharia tremendamente complexo. É mais difícil do que colocar o homem na Lua. Hoje (ontem), o passo essencial foi demonstrado: a produção de colisões. E, provavelmente, as condições de um pequeno Big Bang foram obtidas. Mas, para dizer que algo sério tenha ocorrido, os cientistas terão de ajustar seus detectores e estudar muitas colisões. Isso levará meses ou alguns poucos anos.
quarta-feira, 31 de março de 2010
segunda-feira, 29 de março de 2010
Técnica baseada nas lentes gravitacionais confirma a idade do Universo
(Eternos Aprendizes) Usando galáxias inteiras e aglomerados galácticos como lentes para a observação de outras galáxias, os pesquisadores têm uma nova maneira e precisa para medir o tamanho e a idade do Universo e como ele se expande rapidamente, junto com as demais técnicas independentes. Estas medidas determinam um valor para a constante de Hubble, que indica o tamanho do Cosmos e confirma a idade do Universo avaliada em 13,75 bilhões de anos, com uma margem de erro de 170 milhões de anos. Os resultados também confirmam a força da energia escura, responsável pela aceleração da expansão do Universo.
Os pesquisadores do Instituto Kavli para Astrofísica de Partículas e Cosmologia (KIPAC) no SLAC National Accelerator Laboratory do Departamento de Energia dos Estados Unidos e da Universidade de Stanford, a Universidade de Bonn e outras instituições dos Estados Unidos e Alemanha, publicaram os resultados da pesquisa na edição de 1 de março do The Astrophysical Journal. Os pesquisadores usaram os dados coletados pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA e mostraram maior precisão proporcionada pela combinação com os dados da sonda Wilkinson Anisotrópica de Microondas (WMAP).
Os pesquisadores do Instituto Kavli para Astrofísica de Partículas e Cosmologia (KIPAC) no SLAC National Accelerator Laboratory do Departamento de Energia dos Estados Unidos e da Universidade de Stanford, a Universidade de Bonn e outras instituições dos Estados Unidos e Alemanha, publicaram os resultados da pesquisa na edição de 1 de março do The Astrophysical Journal. Os pesquisadores usaram os dados coletados pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA e mostraram maior precisão proporcionada pela combinação com os dados da sonda Wilkinson Anisotrópica de Microondas (WMAP).
domingo, 28 de março de 2010
Quem veio primeiro: as estrelas ou as galáxias???
(Daniel Soler - iG) Certamente você percebeu, lendo o título do texto, a analogia com a famosa questão: "Quem veio primeiro: o ovo ou a galinha?". Na Astronomia, várias perguntas do gênero podem ser construídas, esta relação entre estrelas e galáxias é só uma delas.
Se você me desse 30 segundos pra responder esta pergunta, o que eu poderia lhe dizer é o seguinte. O que se formou primeiro devem ter sido estrelas, as quais contribuíram para a formação das primeiras galáxias. Mas as estrelas que de fato constituíram as primeiras galáxias surgiram junto delas ou depois. E também lhe informaria que isto é ainda uma hipótese, com vários dados que parecem a sustentar, mas que não é de fato uma teoria aceita plenamente.
Se você me desse 30 segundos pra responder esta pergunta, o que eu poderia lhe dizer é o seguinte. O que se formou primeiro devem ter sido estrelas, as quais contribuíram para a formação das primeiras galáxias. Mas as estrelas que de fato constituíram as primeiras galáxias surgiram junto delas ou depois. E também lhe informaria que isto é ainda uma hipótese, com vários dados que parecem a sustentar, mas que não é de fato uma teoria aceita plenamente.
sábado, 20 de março de 2010
A força criadora do universo
A formação e a estrutura do universo são resultado da força da gravidade. A imagem acima, captada pelo Telescópio Espacial Spitzer, mostra galáxias de várias formas e tamanhos (imagem: Nasa/JPL-Caltech).(Adilson de Oliveira - Ciência Hoje) Olhar para as estrelas inspira artistas e poetas há milhares de anos. A regularidade e a distribuição de estrelas com diferentes cores e tamanhos é um belo espetáculo, apesar de pouco acessível nas grandes cidades, onde a poluição ambiental e luminosa priva-nos cada vez mais dessa oportunidade.
Embora o céu nos proporcione uma bela visão, apenas observadores mais atentos percebem os movimentos celestes. Além da Lua e do Sol, que são os corpos mais facilmente observados, não reparamos como o céu muda ao longo do ano. Infelizmente, perdemos o hábito de olhar para cima, principalmente porque para admirar o céu é necessário paciência e um pouco de tempo, cada vez mais raros nos dias de hoje.
Na antiguidade, olhar para o céu era uma procura pelo divino. Diversos povos e civilizações encontraram seus deuses e heróis representados nas estrelas. As constelações são esses agrupamentos de estrelas. Cada povo usou lendas e histórias relacionadas com sua cultura e crença para explicar a distribuição das estrelas no céu. A astrologia, que nasceu com o objetivo de desvendar os destinos humanos, foi uma dessas tentativas de nos ligar com as estrelas. Entretanto, as interpretações astrológicas não têm nada de científicas e tampouco conseguem prever o que acontece conosco.
Já a distribuição de estrelas e os movimentos dos corpos celestes são governados por uma força invisível, mas muito presente. A força gravitacional cria a arquitetura estelar do céu. Embora seja considerada a força fundamental mais fraca, ela é responsável pela queda dos objetos em direção à superfície da Terra, por manter a Lua girando em torno de nós e pela estrutura geral do universo.
Embora o céu nos proporcione uma bela visão, apenas observadores mais atentos percebem os movimentos celestes. Além da Lua e do Sol, que são os corpos mais facilmente observados, não reparamos como o céu muda ao longo do ano. Infelizmente, perdemos o hábito de olhar para cima, principalmente porque para admirar o céu é necessário paciência e um pouco de tempo, cada vez mais raros nos dias de hoje.
Na antiguidade, olhar para o céu era uma procura pelo divino. Diversos povos e civilizações encontraram seus deuses e heróis representados nas estrelas. As constelações são esses agrupamentos de estrelas. Cada povo usou lendas e histórias relacionadas com sua cultura e crença para explicar a distribuição das estrelas no céu. A astrologia, que nasceu com o objetivo de desvendar os destinos humanos, foi uma dessas tentativas de nos ligar com as estrelas. Entretanto, as interpretações astrológicas não têm nada de científicas e tampouco conseguem prever o que acontece conosco.
Já a distribuição de estrelas e os movimentos dos corpos celestes são governados por uma força invisível, mas muito presente. A força gravitacional cria a arquitetura estelar do céu. Embora seja considerada a força fundamental mais fraca, ela é responsável pela queda dos objetos em direção à superfície da Terra, por manter a Lua girando em torno de nós e pela estrutura geral do universo.
O físico inglês Isaac Newton, pintado por Godfrey Kneller em 1689.A gravitação universal de Newton
O conceito de gravidade foi proposto pelo físico inglês Isaac Newton (1642-1727). Embora exista a célebre história da queda da maçã madura no pomar de uma fazenda em Woolsthorpe, no interior da Inglaterra, no ano de 1666, o conceito de gravidade levou tempo para amadurecer. As ideias de Newton foram plantadas naquela época, mas apenas colhidas em 1687, quando ele publicou a lei da gravitação universal no livro Principia.
A lei da gravitação universal proposta por Newton baseia-se no princípio de que dois objetos se atraem devido a uma força diretamente proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que os separa. A atração ocorre sem que os dois corpos se toquem e se dá instantaneamente. A partir desses conceitos, Newton conseguiu explicar por que as maçãs caem, a Lua gira ao redor da Terra, e os planetas, ao redor do Sol. Ele explicou como o universo se move.
Com o desenvolvimento dos instrumentos astronômicos, foi possível observar que as estrelas, que parecem manter sua posição fixa em relação às outras, de fato se movem. O próprio Sol arrasta o Sistema Solar por uma viagem de quase 250 milhões de anos para dar uma volta ao redor da galáxia. Essa viagem é guiada pela força gravitacional resultante das centenas de bilhões de estrelas que constituem a Via Láctea.
Contudo, a força gravitacional proposta por Newton levava a um paradoxo. Ele imaginava que a gravidade atuava instantaneamente, mas isso tornaria impossível a existência do nosso universo, pois todos os corpos se atrairiam mutuamente, o que levaria o universo a um colapso. Como não é isso que observamos, a única resposta possível seria a de que o universo é infinito, pois assim ele levaria um tempo infinito para colapsar.
Nos meados da segunda década do século 20, o astrônomo americano Edwin Powell Hubble (1889-1953) conseguiu observar, por meio do telescópio do Monte Wilson – o maior da época –, localizado na Califórnia (Estados Unidos), determinados tipos de estrelas cuja luminosidade variava com o tempo. A partir da mudança do período de brilho dessas estrelas, foi possível determinar a distância que as galáxias se encontravam umas das outras.
Mas o resultado surpreendente dessas observações foi que Hubble verificou que o espectro emitido pela maioria das galáxias apresentava um desvio para o vermelho, o que indicava que elas estavam se afastando em grandes velocidades, próximas à da luz. Hubble descobriu que o universo estava em expansão.
O conceito de gravidade foi proposto pelo físico inglês Isaac Newton (1642-1727). Embora exista a célebre história da queda da maçã madura no pomar de uma fazenda em Woolsthorpe, no interior da Inglaterra, no ano de 1666, o conceito de gravidade levou tempo para amadurecer. As ideias de Newton foram plantadas naquela época, mas apenas colhidas em 1687, quando ele publicou a lei da gravitação universal no livro Principia.
A lei da gravitação universal proposta por Newton baseia-se no princípio de que dois objetos se atraem devido a uma força diretamente proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que os separa. A atração ocorre sem que os dois corpos se toquem e se dá instantaneamente. A partir desses conceitos, Newton conseguiu explicar por que as maçãs caem, a Lua gira ao redor da Terra, e os planetas, ao redor do Sol. Ele explicou como o universo se move.
Com o desenvolvimento dos instrumentos astronômicos, foi possível observar que as estrelas, que parecem manter sua posição fixa em relação às outras, de fato se movem. O próprio Sol arrasta o Sistema Solar por uma viagem de quase 250 milhões de anos para dar uma volta ao redor da galáxia. Essa viagem é guiada pela força gravitacional resultante das centenas de bilhões de estrelas que constituem a Via Láctea.
Contudo, a força gravitacional proposta por Newton levava a um paradoxo. Ele imaginava que a gravidade atuava instantaneamente, mas isso tornaria impossível a existência do nosso universo, pois todos os corpos se atrairiam mutuamente, o que levaria o universo a um colapso. Como não é isso que observamos, a única resposta possível seria a de que o universo é infinito, pois assim ele levaria um tempo infinito para colapsar.
Nos meados da segunda década do século 20, o astrônomo americano Edwin Powell Hubble (1889-1953) conseguiu observar, por meio do telescópio do Monte Wilson – o maior da época –, localizado na Califórnia (Estados Unidos), determinados tipos de estrelas cuja luminosidade variava com o tempo. A partir da mudança do período de brilho dessas estrelas, foi possível determinar a distância que as galáxias se encontravam umas das outras.
Mas o resultado surpreendente dessas observações foi que Hubble verificou que o espectro emitido pela maioria das galáxias apresentava um desvio para o vermelho, o que indicava que elas estavam se afastando em grandes velocidades, próximas à da luz. Hubble descobriu que o universo estava em expansão.
Segundo a teoria da relatividade geral, proposta por Albert Einstein, a força da gravidade é uma consequência direta da curvatura do espaço e do tempo (representada na imagem), que ocorre devido à presença de massa e energiaUma nova visão da gravidade
Praticamente uma década antes, o físico alemão Albert Einstein (1879-1955) havia apresentado a teoria da relatividade geral, com o objetivo de incluir o movimento de corpos acelerados que a teoria da relatividade restrita não previa (leia mais na coluna de março de 2007). Einstein percebeu que, para atingir esse objetivo, deveria propor uma nova teoria da gravitação. A resposta que ele encontrou foi que o campo gravitacional é criado a partir da “curvatura do espaço e do tempo” provocada pela presença da massa e da energia. Quanto maior a densidade, maior seria a curvatura e, como consequência, maior a força gravitacional.
Dessa forma, a origem da gravidade, que a teoria newtoniana não explicava, foi compreendida como um efeito da geometria do espaço-tempo. Além disso, as ideias da relatividade também eliminaram o conceito de ação instantânea da força gravitacional, pois, como Einstein mostrou, nenhum sinal ou interação poderia viajar mais rápido do que a velocidade da luz.
Quando Einstein aplicou as equações da teoria da relatividade geral para fazer uma descrição geral da estrutura do universo, a solução que surgiu mostrava que o universo estava em expansão, ou seja, o espaço que separava as galáxias estaria se expandindo. Mas, na época, não havia nenhuma evidência desse fato.
Para resolver essa questão, Einstein introduziu um elemento nas equações da teoria da relatividade geral que ficou conhecido como constante cosmológica, que resultaria em um universo estático. Com a descoberta de Hubble, Einstein reconheceu que esse foi o seu maior erro. Sem essa constante, a teoria da relatividade geral transformou-se em uma das teorias mais sólidas da física.
Com essa nova visão da gravidade apresentada por Einstein, foi possível explicar não apenas a expansão do universo, mas também sua estrutura como um todo. O melhor entendimento da natureza da gravidade permitiu compreender como se formam as estrelas e os planetas e como estes últimos se agrupam para formar as galáxias.
A gravidade também é responsável pela pressão que faz com que o interior das estrelas atinja temperaturas da ordem de milhões de graus. Nessas temperaturas, ocorrem as reações de fusão nuclear que liberam a energia que contrabalanceia a pressão gravitacional e mantém a estrela estável por bilhões de anos. Como resultado da fusão nuclear, surgem ainda os novos elementos químicos.
Se a gravidade tivesse uma intensidade um pouco maior, o universo não teria se expandido e logo entraria em colapso. Não haveria tempo para formar estrelas, planetas e até a vida, como ocorre na Terra. Por outro lado, se a força da gravidade fosse mais fraca, as galáxias, estrelas e planetas também não se formariam e o universo seria escuro e, com certeza, sem vida. Portanto, essa força presente em nosso cotidiano e em todas as partes do universo é responsável pela nossa própria existência. Sem dúvida, a gravidade é uma força agregadora e criadora.
sexta-feira, 19 de março de 2010
Existirão vidas em outros universos?
Se a questão sobre a existência de vida fora da Terra não é mais suficiente para você, saiba que os cientistas agora discutem se há vida em outros universos. [Imagem: NASA/MIT]Multiverso e seus universos
(Inovação Tecnológica) A pergunta "Existe vida fora da Terra?" parece estar cada vez mais próxima de ser respondida - seja algum tipo de vida orgânica em planetas extrassolares ou mesmo tipos exóticos de vida, muito além da vida que conhecemos, o fato é que a ciência já admite plenamente a possibilidade de a vida possa estar espalhada pelo Universo.
Ou, pelo menos, a ciência não tem qualquer argumento para afirmar que ela não exista.
Mas as preocupações de um grupo de físicos já estão extrapolando este que pode ser maior mistério com que a humanidade se defronta.
Para eles, não se trata mais de responder se existe vida em outras partes do nosso Universo, mas se há vidas em outros universos além do nosso.
Pense nesse multiverso hipotético como se fosse um mega-universo cheio de inúmeros universos menores, entre os quais o nosso próprio. O assunto, se parece esquisito demais, sempre chamou a atenção dos físicos teóricos.
Mais especificamente, esses pesquisadores querem saber se pode haver vida em um universo significativamente diferente do nosso, ainda que não saibamos bem o nosso lugar no nosso velho e bom Universo.
Vida em outros universos
Uma resposta definitiva à questão é de fato impossível, já que não conhecemos uma forma de estudar diretamente outros universos. Mas os cosmologistas já sentem-se à vontade para discutir teoricamente sobre a existência de uma multiplicidade de outros universos, cada um deles com suas próprias leis da física.
Robert Jaffe, Alejandro Jenkins e Itamar Kimchi, ligados à Universidade da Flórida e ao MIT, acreditam ter argumentos suficientes para demonstrar que, em teoria, outros universos, mesmo muito diferentes do nosso, podem desenvolver elementos similares ao carbono, ao hidrogênio e ao oxigênio, o que deixa aberta a possibilidade de que eles contenham formas de vida de fato muito similares à nossa.
Ainda que as massas desses elementos "extra-universais" sejam completamente diferentes, a vida pode ter encontrado seus próprios caminhos. "Você pode alterá-las significativamente sem eliminar a possibilidade de que exista química orgânica no universo," diz Jenkins.
Outras leis da física
Uma hipótese dentro da cosmologia moderna propõe que um Fluxo Escuro - que vem juntar-se à matéria escura e à energia escura - seria uma evidência de que o nosso é apenas um universo contido em um multiverso. Existem inclusive propostas para encontrar uma quarta dimensão do espaço.
Alan Guth propõe que a natureza está constantemente criando universos, cada vez com leis físicas ligeiramente diferentes, ou mesmo totalmente diferentes das que conhecemos.
Alguns desses universos, defendem os cientistas, não duram mais do que alguns instantes, colapsando sobre si mesmos e desaparecendo. Em outros, as forças entre as partículas são pequenas demais para dar origem a átomos ou moléculas.
Entretanto, em alguns desses universos, nos quais as condições sejam adequadas para que a energia inicial se expresse na forma de matéria, podem surgir átomos, moléculas, planetas e galáxias. E, onde há planetas e galáxias, há sempre a possibilidade de que os elementos adequados se juntem para formar vida, vida inteligente e civilizações.
Hipótese antrópica
O homem sempre explicou o mundo a partir de si mesmo. Por milênios, consideramo-nos o centro do Universo. Ainda hoje, mesmo alguns cientistas sentem-se desconfortáveis em falar sobre formas de vida diferentes da nossa, apoiando-se na conjectura estritamente conservadora de que elas nunca foram observadas.
Segundo os teóricos do multiverso, contudo, essa suposição de que condições ligeiramente diferentes das presentes em nosso Universo impediriam de todo a existência de qualquer tipo de vida nada mais é do que um resquício dessa mania histórica de colocar o homem no centro de tudo.
É o que eles chamam de "hipótese antrópica", que vai muito além do que se poderia imaginar, chegando mesmo a explicar as leis físicas como existindo quase que em função da existência do homem. Se as "condições corretas" não existirem - vale dizer, as condições nas quais a vida como a conhecemos consegue se manter - então não existiria vida de jeito nenhum.
Os proponentes da teoria do multiverso questionam essa postura, e propõem a existência de universos com leis físicas diferentes, mas que, ainda assim, têm totais condições de conterem suas próprias formas de vida.
Universos familiares
Contudo, como é difícil falar em formas de vida totalmente bizarras, os pesquisadores resolveram se especializar em outros universos cujas forças nuclear e eletromagnética são parecidas com as que conhecemos, de tal forma que possam emergir átomos e moléculas.
Para restringir ainda mais o estudo, eles centraram sua atenção em vidas baseadas na familiar química do carbono que nos deu origem.
Ou seja, admitimos que possam existir universos de quaisquer tipos, com quaisquer leis físicas, resultando em conformações de matéria, energia, e eventualmente vida, inimagináveis - mas escolhemos "estudar" os universos que se parecem com o nosso o suficiente para que nos sentíssemos confortáveis se fôssemos instantaneamente transportados para lá.
Alterando os quarks
"Se você não tiver uma entidade estável com a química do hidrogênio, você não terá hidrocarbonos, ou carboidratos complexos, e você acabará não tendo vida," afirma Jaffe, eventualmente circunscrevendo-se novamente à hipótese antrópica, pelo menos para "efeitos práticos da sua teoria" - ainda que tal expressão possa parecer esdrúxula demais.
"O mesmo acontece com o carbono e o oxigênio. Além desses três nós sentimos que todo o resto é detalhe," acrescenta o pesquisador.
A partir daí, eles decidiram ver o que poderia acontecer com esses elementos fundamentais quando as massas de partículas elementares, chamadas quarks, são alteradas.
(Inovação Tecnológica) A pergunta "Existe vida fora da Terra?" parece estar cada vez mais próxima de ser respondida - seja algum tipo de vida orgânica em planetas extrassolares ou mesmo tipos exóticos de vida, muito além da vida que conhecemos, o fato é que a ciência já admite plenamente a possibilidade de a vida possa estar espalhada pelo Universo.
Ou, pelo menos, a ciência não tem qualquer argumento para afirmar que ela não exista.
Mas as preocupações de um grupo de físicos já estão extrapolando este que pode ser maior mistério com que a humanidade se defronta.
Para eles, não se trata mais de responder se existe vida em outras partes do nosso Universo, mas se há vidas em outros universos além do nosso.
Pense nesse multiverso hipotético como se fosse um mega-universo cheio de inúmeros universos menores, entre os quais o nosso próprio. O assunto, se parece esquisito demais, sempre chamou a atenção dos físicos teóricos.
Mais especificamente, esses pesquisadores querem saber se pode haver vida em um universo significativamente diferente do nosso, ainda que não saibamos bem o nosso lugar no nosso velho e bom Universo.
Vida em outros universos
Uma resposta definitiva à questão é de fato impossível, já que não conhecemos uma forma de estudar diretamente outros universos. Mas os cosmologistas já sentem-se à vontade para discutir teoricamente sobre a existência de uma multiplicidade de outros universos, cada um deles com suas próprias leis da física.
Robert Jaffe, Alejandro Jenkins e Itamar Kimchi, ligados à Universidade da Flórida e ao MIT, acreditam ter argumentos suficientes para demonstrar que, em teoria, outros universos, mesmo muito diferentes do nosso, podem desenvolver elementos similares ao carbono, ao hidrogênio e ao oxigênio, o que deixa aberta a possibilidade de que eles contenham formas de vida de fato muito similares à nossa.
Ainda que as massas desses elementos "extra-universais" sejam completamente diferentes, a vida pode ter encontrado seus próprios caminhos. "Você pode alterá-las significativamente sem eliminar a possibilidade de que exista química orgânica no universo," diz Jenkins.
Outras leis da física
Uma hipótese dentro da cosmologia moderna propõe que um Fluxo Escuro - que vem juntar-se à matéria escura e à energia escura - seria uma evidência de que o nosso é apenas um universo contido em um multiverso. Existem inclusive propostas para encontrar uma quarta dimensão do espaço.
Alan Guth propõe que a natureza está constantemente criando universos, cada vez com leis físicas ligeiramente diferentes, ou mesmo totalmente diferentes das que conhecemos.
Alguns desses universos, defendem os cientistas, não duram mais do que alguns instantes, colapsando sobre si mesmos e desaparecendo. Em outros, as forças entre as partículas são pequenas demais para dar origem a átomos ou moléculas.
Entretanto, em alguns desses universos, nos quais as condições sejam adequadas para que a energia inicial se expresse na forma de matéria, podem surgir átomos, moléculas, planetas e galáxias. E, onde há planetas e galáxias, há sempre a possibilidade de que os elementos adequados se juntem para formar vida, vida inteligente e civilizações.
Hipótese antrópica
O homem sempre explicou o mundo a partir de si mesmo. Por milênios, consideramo-nos o centro do Universo. Ainda hoje, mesmo alguns cientistas sentem-se desconfortáveis em falar sobre formas de vida diferentes da nossa, apoiando-se na conjectura estritamente conservadora de que elas nunca foram observadas.
Segundo os teóricos do multiverso, contudo, essa suposição de que condições ligeiramente diferentes das presentes em nosso Universo impediriam de todo a existência de qualquer tipo de vida nada mais é do que um resquício dessa mania histórica de colocar o homem no centro de tudo.
É o que eles chamam de "hipótese antrópica", que vai muito além do que se poderia imaginar, chegando mesmo a explicar as leis físicas como existindo quase que em função da existência do homem. Se as "condições corretas" não existirem - vale dizer, as condições nas quais a vida como a conhecemos consegue se manter - então não existiria vida de jeito nenhum.
Os proponentes da teoria do multiverso questionam essa postura, e propõem a existência de universos com leis físicas diferentes, mas que, ainda assim, têm totais condições de conterem suas próprias formas de vida.
Universos familiares
Contudo, como é difícil falar em formas de vida totalmente bizarras, os pesquisadores resolveram se especializar em outros universos cujas forças nuclear e eletromagnética são parecidas com as que conhecemos, de tal forma que possam emergir átomos e moléculas.
Para restringir ainda mais o estudo, eles centraram sua atenção em vidas baseadas na familiar química do carbono que nos deu origem.
Ou seja, admitimos que possam existir universos de quaisquer tipos, com quaisquer leis físicas, resultando em conformações de matéria, energia, e eventualmente vida, inimagináveis - mas escolhemos "estudar" os universos que se parecem com o nosso o suficiente para que nos sentíssemos confortáveis se fôssemos instantaneamente transportados para lá.
Alterando os quarks
"Se você não tiver uma entidade estável com a química do hidrogênio, você não terá hidrocarbonos, ou carboidratos complexos, e você acabará não tendo vida," afirma Jaffe, eventualmente circunscrevendo-se novamente à hipótese antrópica, pelo menos para "efeitos práticos da sua teoria" - ainda que tal expressão possa parecer esdrúxula demais.
"O mesmo acontece com o carbono e o oxigênio. Além desses três nós sentimos que todo o resto é detalhe," acrescenta o pesquisador.
A partir daí, eles decidiram ver o que poderia acontecer com esses elementos fundamentais quando as massas de partículas elementares, chamadas quarks, são alteradas.
Alan Guth propõe que a natureza está constantemente criando universos, cada vez com leis físicas ligeiramente diferentes, ou mesmo totalmente diferentes das que conhecemos. [Imagem: Univ.Florida]Em nosso Universo, existem seis tipos de quarks, que são os blocos fundamentais dos prótons, nêutrons e elétrons. Os pesquisadores centraram sua atenção nos quarks "alto", "baixo" e "estranho", que são os mais leves e os mais comuns, que se juntam para formar os prótons e os nêutrons, além dos chamados "hiperons" - veja Cientistas transformam energia em matéria.
Em nosso Universo, o quark baixo é cerca de duas vezes mais pesado do que o quark alto, resultando em nêutrons que são cerca de 0,1 vez mais pesados do que os prótons.
Os cientistas então modelaram uma família de universos nos quais o quark baixo fosse mais leve do que o quark alto, levando a prótons que seriam ligeiramente mais pesados do que os nêutrons. Neste cenário, o hidrogênio não poderia ser estável, mas seu isótopo deutério, ou trício, que é ligeiramente mais pesado, seria.
Um isótopo de carbono conhecido como carbono-14 também seria estável, assim como uma forma específica de oxigênio. Desta forma, as reações orgânicas necessárias à vida seriam possíveis.
Os cientistas se concentraram nos quarks porque já sabemos o suficiente sobre eles para predizer o que aconteceria se suas massas fossem diferentes. Entretanto, "qualquer tentativa para lidar com o problema de forma mais ampla torna-se muito difícil," dizem eles.
Forças fundamentais
Mas seus colegas do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley afirmam que universos com possibilidade de vida semelhante à nossa poderiam emergir mesmo se não apresentarem uma das quatro forças fundamentais do nosso Universo - a força nuclear fraca, que permite as reações que transformam nêutrons em prótons e vice-versa.
Esse grupo de cientistas demonstrou que o ajuste adequado das outras três forças fundamentais poderia compensar a falta da força nuclear fraca e permitir a formação de elementos estáveis.
Constante cosmológica
Mark Wise, do Caltech, afirma que estes novos estudos avançam o conhecimento ao mexer em várias constantes ao mesmo tempo. Quando se varia apenas uma constante, fatalmente os resultados mostram um universo nada hospitaleiro, o que leva à conclusão - errônea, segundo ele - de que outros universos com vida são impossíveis.
Segundo Wise, um parâmetro físico que parece ser extremamente bem ajustado é a constante cosmológica - uma medida da pressão exercida pelo espaço vazio, que faz com que o Universo se contraia ou se expanda. Quando a constante cosmológica é positiva, o espaço se expande; quando negativa, o universo colapsa sobre si mesmo.
Em nosso universo, a constante cosmológica é positiva, mas muito pequena - qualquer valor maior faria o universo expandir-se rápido demais para que as galáxias pudessem se formar. Entretanto, Wise e seus colegas demonstraram que é teoricamente possível que mudanças na densidade cosmológica primordial poderiam compensar ao menos pequenas variações no valor da própria constante cosmológica.
Possibilidades
Infelizmente, não há formas conhecidas de saber ao certo se existem outros universos além do nosso, e, se houver, se eles podem sustentar formas de vida baseadas em carbono, como a nossa.
Mas isto não é razão suficiente para fazer os físicos pararem de explorar as possibilidades. Para conhecer outros exemplos dessas explorações, veja Nosso Universo pode ser um gigantesco holograma e A Terra não está no centro do Universo, versão século XXI.
quarta-feira, 17 de março de 2010
A antimatéria e o universo
Cerca de oito décadas depois da detecção da primeira antipartícula, os físicos ainda se perguntam: por que o universo observado atualmente tem somente matéria? Por que a antimatéria desapareceu?
Representação artística de um foguete fictício com sistema de propulsão por antimatéria (arte: Nasa).
(Ciência Hoje) Uma diminuta quantidade de antimatéria é roubada do Centro Europeu de Pesquisas Nucleares (CERN). Objetivo: usá-la para destruir o Vaticano. Esse é o mote de Anjos e demônios, do escritor norte-americano Dan Brown, também autor do sucesso Código da Vinci. O livro – transformado recentemente em filme – é apenas uma das repercussões artísticas de uma grande descoberta da física: a existência da antimatéria, tema ainda hoje intensamente debatido na comunidade científica.
No inicio do universo, matéria e antimatéria foram criadas na mesma proporção. Basicamente, para cada partícula havia sua antipartícula correspondente, ou seja, para cada elétron foi criado um pósitron; para cada quark, um antiquark e assim por diante. Esse cenário dominou o universo logo depois da ‘explosão’ primordial, comumente denominada Big Bang.
Quando uma partícula encontra sua antipartícula correspondente (um elétron interage com um pósitron, por exemplo), as duas se aniquilam, transformando-se em energia. Esta, por sua vez, se transforma, de novo, em um par de matéria e antimatéria. Essa ideia, baseada nas atuais teorias das partículas elementares (reunidas no chamado modelo padrão), nos permite criar uma imagem dinâmica daquele cenário inicial: um imenso movimento frenético de criação e aniquilação, envolvendo bilhões de bilhões de pares de partícula e antipartícula. Tudo isso a temperaturas altíssimas, expressa por números com cerca de 30 zeros.
Depois de passar por um período de expansão muito rápida, o universo esfriou com mais intensidade, e o processo de criação de matéria e antimatéria ficou dificultado. A aniquilação passa a dominar completamente o cenário: a energia (luz) criada nesse momento paira até hoje no universo. Denominada radiação cósmica de fundo, ela pode ser entendida como um ‘eco’ daquele cenário inicial.
Décimos de milésimos de segundo depois do Big Bang, parte das partículas, os quarks, passa a se combinar, formando os bárions (compostos por três quarks, como os prótons e os nêutrons) e os mésons (um par quark-antiquark). Formaram-se também os antibárions, como antiprótons e antinêutrons. Léptons e antiléptons (elétron, múon, tau, neutrino e suas respectivas antipartículas) ainda seguem se movimentando livremente.
Matéria e antimatéria continuam se aniquilando furiosamente. Átomos – e antiátomos – têm ainda dificuldade em se formar, em função do alto estado de agitação de seus componentes básicos (elétrons e quarks; pósitrons e antiquarks).
E aqui nossa história começa a ficar mais interessante. Uma pequena parte da matéria sobrevive a esse processo de aniquilação. É essa porção ínfima que hoje forma todo o universo conhecido, com bilhões de galáxias, cada uma com bilhões de estrelas, com planetas e todo o resto. Portanto, nós, humanos, temos nossa origem naquela mínima fração de matéria que sobreviveu no início do universo.
Após este preâmbulo, surgem duas perguntas:
i) O que é a antimatéria?
ii) O que aconteceu com a antimatéria do universo?
Sabemos a resposta para a primeira. Mas ainda não temos como responder à segunda, embora experimentos que começam agora prometam resultados que talvez nos ajudem a entender essa questão.
http://cienciahoje.uol.com.br/revista-ch/2010/268/a-antimateria-e-o-universo
Representação artística de um foguete fictício com sistema de propulsão por antimatéria (arte: Nasa).(Ciência Hoje) Uma diminuta quantidade de antimatéria é roubada do Centro Europeu de Pesquisas Nucleares (CERN). Objetivo: usá-la para destruir o Vaticano. Esse é o mote de Anjos e demônios, do escritor norte-americano Dan Brown, também autor do sucesso Código da Vinci. O livro – transformado recentemente em filme – é apenas uma das repercussões artísticas de uma grande descoberta da física: a existência da antimatéria, tema ainda hoje intensamente debatido na comunidade científica.
No inicio do universo, matéria e antimatéria foram criadas na mesma proporção. Basicamente, para cada partícula havia sua antipartícula correspondente, ou seja, para cada elétron foi criado um pósitron; para cada quark, um antiquark e assim por diante. Esse cenário dominou o universo logo depois da ‘explosão’ primordial, comumente denominada Big Bang.
Quando uma partícula encontra sua antipartícula correspondente (um elétron interage com um pósitron, por exemplo), as duas se aniquilam, transformando-se em energia. Esta, por sua vez, se transforma, de novo, em um par de matéria e antimatéria. Essa ideia, baseada nas atuais teorias das partículas elementares (reunidas no chamado modelo padrão), nos permite criar uma imagem dinâmica daquele cenário inicial: um imenso movimento frenético de criação e aniquilação, envolvendo bilhões de bilhões de pares de partícula e antipartícula. Tudo isso a temperaturas altíssimas, expressa por números com cerca de 30 zeros.
Depois de passar por um período de expansão muito rápida, o universo esfriou com mais intensidade, e o processo de criação de matéria e antimatéria ficou dificultado. A aniquilação passa a dominar completamente o cenário: a energia (luz) criada nesse momento paira até hoje no universo. Denominada radiação cósmica de fundo, ela pode ser entendida como um ‘eco’ daquele cenário inicial.
Décimos de milésimos de segundo depois do Big Bang, parte das partículas, os quarks, passa a se combinar, formando os bárions (compostos por três quarks, como os prótons e os nêutrons) e os mésons (um par quark-antiquark). Formaram-se também os antibárions, como antiprótons e antinêutrons. Léptons e antiléptons (elétron, múon, tau, neutrino e suas respectivas antipartículas) ainda seguem se movimentando livremente.
Matéria e antimatéria continuam se aniquilando furiosamente. Átomos – e antiátomos – têm ainda dificuldade em se formar, em função do alto estado de agitação de seus componentes básicos (elétrons e quarks; pósitrons e antiquarks).
E aqui nossa história começa a ficar mais interessante. Uma pequena parte da matéria sobrevive a esse processo de aniquilação. É essa porção ínfima que hoje forma todo o universo conhecido, com bilhões de galáxias, cada uma com bilhões de estrelas, com planetas e todo o resto. Portanto, nós, humanos, temos nossa origem naquela mínima fração de matéria que sobreviveu no início do universo.
Após este preâmbulo, surgem duas perguntas:
i) O que é a antimatéria?
ii) O que aconteceu com a antimatéria do universo?
Sabemos a resposta para a primeira. Mas ainda não temos como responder à segunda, embora experimentos que começam agora prometam resultados que talvez nos ajudem a entender essa questão.
http://cienciahoje.uol.com.br/revista-ch/2010/268/a-antimateria-e-o-universo
segunda-feira, 15 de março de 2010
Aglomerados de galáxias viajam a grandes velocidades numa «estrada cósmica»
Cientistas confirmam a existência de um «fluxo negro» mas não compreendem o fenómeno
(Ciência Hoje - Portugal) A descoberta de um misterioso 'caminho' cósmico que cruza uma parte do universo está a intrigar os cientistas. Nesta 'estrada', uma espécie de fluxo empurra aglomerados de galáxias (clusters) até aos limites do universo visível. A «estrada» estende-se do nosso sistema solar em direcção às constelações Hydra e Centaurus e continua até distâncias superiores a 2500 milhões de anos-luz. O estudo, da equipa do Centro de Voos Espaciais da NASA, liderada por Alexander Kashlinsky, será publicado na edição de sexta-feira do «The Astrophysical Journal Letters».
Os investigadores tinham já registado, em Setembro de 2008, um inesperado padrão de movimento que afectava os aglomerados de galáxias muito distantes da nossa. Não tendo nenhuma explicação para o facto, atribuíram o fenómeno à atracção gravitacional exercida pela matéria que está para lá do Universo Observável.
Chamaram a isso «fluxo negro», para não fugir à linha de mistérios cosmológicos como a matéria ou a energia negras. Neste fenómeno, o movimento das galáxias é independente da expansão do Universo e não segue a Lei de Hubble.
Após dois anos de investigações, a equipa percebeu que os aglomerados de galáxias que se encontram neste caminho cósmico – centrado nas constelações Hydra e Centaurus – fluem a 800 quilómetros por segundo.
Apercebem-se agora que o fenómeno persiste a distâncias muito maiores – até 2500 milhões de anos-luz de distância. Os cientistas não têm a certeza de qual o sentido deste movimento. Os dados indicam que os clusters estão a afastar-se da Terra, mas isso não está ainda confirmado.
Os investigadores não entendem também que força poderá ser capaz de provocar este fenómeno. Além do mais, a quantidade e a distribuição de matéria no Universo Observável não é suficiente para exercer uma atracção gravitacional, e de uma forma tão selectiva, em tantas galáxias ao mesmo tempo.
(Ciência Hoje - Portugal) A descoberta de um misterioso 'caminho' cósmico que cruza uma parte do universo está a intrigar os cientistas. Nesta 'estrada', uma espécie de fluxo empurra aglomerados de galáxias (clusters) até aos limites do universo visível. A «estrada» estende-se do nosso sistema solar em direcção às constelações Hydra e Centaurus e continua até distâncias superiores a 2500 milhões de anos-luz. O estudo, da equipa do Centro de Voos Espaciais da NASA, liderada por Alexander Kashlinsky, será publicado na edição de sexta-feira do «The Astrophysical Journal Letters».
Os investigadores tinham já registado, em Setembro de 2008, um inesperado padrão de movimento que afectava os aglomerados de galáxias muito distantes da nossa. Não tendo nenhuma explicação para o facto, atribuíram o fenómeno à atracção gravitacional exercida pela matéria que está para lá do Universo Observável.
Chamaram a isso «fluxo negro», para não fugir à linha de mistérios cosmológicos como a matéria ou a energia negras. Neste fenómeno, o movimento das galáxias é independente da expansão do Universo e não segue a Lei de Hubble.
Após dois anos de investigações, a equipa percebeu que os aglomerados de galáxias que se encontram neste caminho cósmico – centrado nas constelações Hydra e Centaurus – fluem a 800 quilómetros por segundo.
Apercebem-se agora que o fenómeno persiste a distâncias muito maiores – até 2500 milhões de anos-luz de distância. Os cientistas não têm a certeza de qual o sentido deste movimento. Os dados indicam que os clusters estão a afastar-se da Terra, mas isso não está ainda confirmado.
Os investigadores não entendem também que força poderá ser capaz de provocar este fenómeno. Além do mais, a quantidade e a distribuição de matéria no Universo Observável não é suficiente para exercer uma atracção gravitacional, e de uma forma tão selectiva, em tantas galáxias ao mesmo tempo.
Alexander Kashlinsky lidera equipa de investigação
Neste estudo, os investigadores catalogaram 1500 clusters diferentes, o dobro do que tinham estudado em 2008. Conseguiram confirmar o «fluxo negro» e agora, os passos seguintes serão aumentar o catálogo e rastrear o fenómeno a distâncias ainda maiores.
quinta-feira, 11 de março de 2010
Estudo de galáxias valida Teoria da Relatividade em escala cósmica
Mapa parcial da distribuição das galáxias feito pelo Sloan Digital Sky Survey, alcançando uma distância de 7 bilhões de anos-luz.[Imagem: M. Blanton, Sloan Digital Sky Survey]Teoria da Relatividade (cosmicamente) Geral
(Inovação Tecnológica) Depois de analisar mais de 70 mil galáxias, um grupo internacional de físicos concluiu que o Universo funciona de acordo com as regras descritas há quase 100 anos por Albert Einstein - tanto nas proximidades da Terra como a mais de 3,5 bilhões de anos-luz de distância.
Ao calcular a união dessas galáxias, que formam aglomerados e se estendem por quase um terço da distância até o virtual limite do Universo, e ao analisar as velocidades e distorções desse fenômeno, os pesquisadores demonstraram que a Teoria da Relatividade Geral se aplica ao que ocorre em escala cósmica.
Teorias alternativas
Outra consequência direta do estudo é que a existência de matéria escura é a explicação mais provável para a constatação de que as galáxias e os aglomerados se movem pela influência de algo a mais do que é possível observar.
"Uma consequência interessante ao lidar com escalas cosmológicas é que podemos testar qualquer teoria completa e alternativa da gravidade, porque ela deveria prever as coisas que observamos", disse Uros Seljak, professor na Universidade da Califórnia em Berkeley, nos Estados Unidos, e no Instituto de Física Teórica da Universidade de Zurique, na Suíça, um dos autores do estudo.
"As teorias alternativas que não requerem matéria escura não passaram nos testes", disse Seljak. Uma delas é a teoria da gravidade tensor-vetor-escalar (TeVeS), que modifica a relatividade geral ao evitar contemplar a existência da matéria escura.
O novo estudo contradiz um outro divulgado no ano passado que indicou que o Universo em seu início, entre 11 e 8 bilhões de anos atrás, não poderia se encaixar na descrição relativística geral da gravidade.
O novo trabalho foi publicado na edição desta quinta-feira (11/3) da revista Nature e tem como um dos autores James Gunn, professor de física na Universidade Princeton e "pai" do Sloan Digital Sky Survey, projeto iniciado em 2000 que pretende mapear um quarto do céu, observando mais de 100 milhões de objetos.
Teste da Teoria da Relatividade
De acordo com a Teoria da Relatividade Geral, publicada por Einstein em 1915, a matéria (energia) curva o espaço e o tempo à sua volta - a gravitação é um efeito da geometria do espaço-tempo.
Isso significa que a luz se curva à medida que passa por um objeto de grande massa, como o núcleo de uma galáxia. A teoria foi validada muitas vezes na escala do Sistema Solar, mas testes em escala galáctica ou cósmica até então se mostraram inconclusivos.
Tais testes se tornaram importantes nas últimas décadas porque a ideia de que uma massa invisível permeia todo o Universo foi combatida por diversos físicos teóricos, levando a teorias alternativas que alteraram a relatividade geral de modo a não contemplar a existência de matéria escura. Alguns poucos pesquisadores chegam a defender que a Teoria da Relatividade é ideologia, e não ciência.
A teoria TeVeS, por exemplo, estipula que a aceleração causada pela força gravitacional de um determinado corpo depende não apenas da massa desse corpo, mas também do valor da aceleração promovida pela gravidade.
Energia escura
A descoberta da energia escura, a força misteriosa que causa a expansão acelerada do Universo, levou à formulação de outras teorias para explicar a expansão sem levar em conta a energia escura, cuja existência ainda é hipotética.
Segundo Seljak, testes para comparar teorias concorrentes não são fáceis. Experimentos cosmológicos, como detecções da radiação cósmica do fundo em micro-ondas, tipicamente envolvem medir flutuações no espaço, enquanto teorias gravitacionais estimam relações entre densidade e velocidade, ou entre densidade e potencial gravitacional.
"O problema é que o tamanho da flutuação, por ele mesmo, não nos diz coisa alguma sobre as teorias cosmológicas que estão por trás. Trata-se essencialmente de uma perturbação da qual gostaríamos de nos livrar", disse.
Ao usar dados de mais de 70 mil galáxias vermelhas distantes, obtidos pelo Sloan Digital Sky Survey, Seljak e colegas verificaram que a teoria TeVeS mostrou resultados além dos limites de erro estabelecidos. A Teoria da Relatividade Geral se encaixou dentro do limite.
Os pesquisadores pretendem reduzir a margem de erro e, para isso, querem ampliar o escopo da análise para 1 milhão de galáxias. A quantidade será possível com a entrada em operação do projeto Baryon Oscillation Spectroscopic Survey, previsto para daqui a cinco anos.
(Inovação Tecnológica) Depois de analisar mais de 70 mil galáxias, um grupo internacional de físicos concluiu que o Universo funciona de acordo com as regras descritas há quase 100 anos por Albert Einstein - tanto nas proximidades da Terra como a mais de 3,5 bilhões de anos-luz de distância.
Ao calcular a união dessas galáxias, que formam aglomerados e se estendem por quase um terço da distância até o virtual limite do Universo, e ao analisar as velocidades e distorções desse fenômeno, os pesquisadores demonstraram que a Teoria da Relatividade Geral se aplica ao que ocorre em escala cósmica.
Teorias alternativas
Outra consequência direta do estudo é que a existência de matéria escura é a explicação mais provável para a constatação de que as galáxias e os aglomerados se movem pela influência de algo a mais do que é possível observar.
"Uma consequência interessante ao lidar com escalas cosmológicas é que podemos testar qualquer teoria completa e alternativa da gravidade, porque ela deveria prever as coisas que observamos", disse Uros Seljak, professor na Universidade da Califórnia em Berkeley, nos Estados Unidos, e no Instituto de Física Teórica da Universidade de Zurique, na Suíça, um dos autores do estudo.
"As teorias alternativas que não requerem matéria escura não passaram nos testes", disse Seljak. Uma delas é a teoria da gravidade tensor-vetor-escalar (TeVeS), que modifica a relatividade geral ao evitar contemplar a existência da matéria escura.
O novo estudo contradiz um outro divulgado no ano passado que indicou que o Universo em seu início, entre 11 e 8 bilhões de anos atrás, não poderia se encaixar na descrição relativística geral da gravidade.
O novo trabalho foi publicado na edição desta quinta-feira (11/3) da revista Nature e tem como um dos autores James Gunn, professor de física na Universidade Princeton e "pai" do Sloan Digital Sky Survey, projeto iniciado em 2000 que pretende mapear um quarto do céu, observando mais de 100 milhões de objetos.
Teste da Teoria da Relatividade
De acordo com a Teoria da Relatividade Geral, publicada por Einstein em 1915, a matéria (energia) curva o espaço e o tempo à sua volta - a gravitação é um efeito da geometria do espaço-tempo.
Isso significa que a luz se curva à medida que passa por um objeto de grande massa, como o núcleo de uma galáxia. A teoria foi validada muitas vezes na escala do Sistema Solar, mas testes em escala galáctica ou cósmica até então se mostraram inconclusivos.
Tais testes se tornaram importantes nas últimas décadas porque a ideia de que uma massa invisível permeia todo o Universo foi combatida por diversos físicos teóricos, levando a teorias alternativas que alteraram a relatividade geral de modo a não contemplar a existência de matéria escura. Alguns poucos pesquisadores chegam a defender que a Teoria da Relatividade é ideologia, e não ciência.
A teoria TeVeS, por exemplo, estipula que a aceleração causada pela força gravitacional de um determinado corpo depende não apenas da massa desse corpo, mas também do valor da aceleração promovida pela gravidade.
Energia escura
A descoberta da energia escura, a força misteriosa que causa a expansão acelerada do Universo, levou à formulação de outras teorias para explicar a expansão sem levar em conta a energia escura, cuja existência ainda é hipotética.
Segundo Seljak, testes para comparar teorias concorrentes não são fáceis. Experimentos cosmológicos, como detecções da radiação cósmica do fundo em micro-ondas, tipicamente envolvem medir flutuações no espaço, enquanto teorias gravitacionais estimam relações entre densidade e velocidade, ou entre densidade e potencial gravitacional.
"O problema é que o tamanho da flutuação, por ele mesmo, não nos diz coisa alguma sobre as teorias cosmológicas que estão por trás. Trata-se essencialmente de uma perturbação da qual gostaríamos de nos livrar", disse.
Ao usar dados de mais de 70 mil galáxias vermelhas distantes, obtidos pelo Sloan Digital Sky Survey, Seljak e colegas verificaram que a teoria TeVeS mostrou resultados além dos limites de erro estabelecidos. A Teoria da Relatividade Geral se encaixou dentro do limite.
Os pesquisadores pretendem reduzir a margem de erro e, para isso, querem ampliar o escopo da análise para 1 milhão de galáxias. A quantidade será possível com a entrada em operação do projeto Baryon Oscillation Spectroscopic Survey, previsto para daqui a cinco anos.
terça-feira, 9 de março de 2010
Colisor LHC, da experiência do Big Bang, poderá revelar universo escuro
Só 5% do universo é conhecido atualmente.
Há potencial para descoberta no curto prazo.
(Reuters / G1) A matéria escura, que os cientistas acreditam que forme até 25% do universo, mas cuja existência nunca foi provada, poderá ser detectada pelo acelerador de partículas gigante da Organização Europeia para Pesquisa Nuclear (Cern), disse nesta segunda-feira (8) o diretor-geral do centro de pesquisas.
Rolf-Dieter Heuer afirmou em uma entrevista coletiva que alguma evidência da matéria poderá surgir até mesmo no curto prazo a partir do acelerador de partículas destinado a recriar as condições do Big Bang, o nascimento do universo ocorrido há cerca de 13,7 bilhões de anos.
"Não sabemos o que é a matéria escura", disse Heuer, diretor do Cern, que fica na fronteira entre Suíça e França, nas proximidades de Genebra.
"Nosso Grande Colisor de Hádrons (LHC, na sigla em inglês) poderá ser a primeira máquina a nos dar um insight sobre o universo escuro", disse ele. "Estamos abrindo a porta para a Nova Física, para um período de descobertas."
Astrônomos e físicos afirmam que apenas 5% do universo é conhecido atualmente e que o remanescente invisível consiste de matéria escura e de energia escura, que formam cerca de 25% e 70%, respectivamente.
"Se formos capazes de detectar e compreender a matéria escura, nosso conhecimento vai se expandir para abarcar 30% do universo, um enorme passo adiante", afirmou Heuer.
O LHC, a maior experiência científica do mundo centralizada num túnel subterrâneo oval de 27 quilômetros, está atualmente em atividade para, até o final do mês, colidir partículas com a maior energia já alcançada.
Há potencial para descoberta no curto prazo.
(Reuters / G1) A matéria escura, que os cientistas acreditam que forme até 25% do universo, mas cuja existência nunca foi provada, poderá ser detectada pelo acelerador de partículas gigante da Organização Europeia para Pesquisa Nuclear (Cern), disse nesta segunda-feira (8) o diretor-geral do centro de pesquisas.
Rolf-Dieter Heuer afirmou em uma entrevista coletiva que alguma evidência da matéria poderá surgir até mesmo no curto prazo a partir do acelerador de partículas destinado a recriar as condições do Big Bang, o nascimento do universo ocorrido há cerca de 13,7 bilhões de anos.
"Não sabemos o que é a matéria escura", disse Heuer, diretor do Cern, que fica na fronteira entre Suíça e França, nas proximidades de Genebra.
"Nosso Grande Colisor de Hádrons (LHC, na sigla em inglês) poderá ser a primeira máquina a nos dar um insight sobre o universo escuro", disse ele. "Estamos abrindo a porta para a Nova Física, para um período de descobertas."
Astrônomos e físicos afirmam que apenas 5% do universo é conhecido atualmente e que o remanescente invisível consiste de matéria escura e de energia escura, que formam cerca de 25% e 70%, respectivamente.
"Se formos capazes de detectar e compreender a matéria escura, nosso conhecimento vai se expandir para abarcar 30% do universo, um enorme passo adiante", afirmou Heuer.
O LHC, a maior experiência científica do mundo centralizada num túnel subterrâneo oval de 27 quilômetros, está atualmente em atividade para, até o final do mês, colidir partículas com a maior energia já alcançada.
segunda-feira, 8 de março de 2010
Grupo diz detectar antimatéria mais pesada presente no início do Universo
(Folha) Um grande grupo internacional de cientistas diz ter recriado uma partícula que esteve presente na origem do Universo. É o núcleo de antimatéria mais pesado já visto.
A teoria do Big Bang postula que, no surgimento do Universo, existiam quantidades iguais de matéria e antimatéria (matéria composta de partículas com cargas elétricas trocadas).
Mas, de alguma forma, a matéria acabou predominando e formando quase tudo o que existe. Ainda bem: como matéria e antimatéria se aniquilam mutuamente, essa assimetria inicial foi fundamental para que o cosmo existisse. Hoje, os cientistas procuram as antipartículas, "derrotadas", para entender como isso aconteceu.
A estratégia é acelerar núcleos de átomos até velocidades próximas à da luz e colocá-los para se chocar. Essas colisões liberam grandes quantidades de energia e "quebram" os átomos em várias subpartículas.
Se a trombada for forte o suficiente, algumas dessas partículas serão de antimatéria. A má notícia é que elas duram frações mínimas de segundo, logo se desintegrando.
Ainda assim, é melhor do que nada, e os cientistas estão conseguindo, pouco a pouco, pedaços inéditos de antimatéria. É o caso da pesquisa apresentada na última edição da revista "Science", em que se produziu um antinúcleo de hidrogênio superpesado, composto de um antiquark chamado "estranho", visto pela primeira vez.
Os quarks são os elementos básicos dos nêutrons e dos prótons do núcleo dos átomos. O antiquark é um dos pedaços mais básicos de antimatéria. Até hoje, foram poucos os experimentos que conseguiram energia o suficiente para produzir átomos inteiros de antimatéria, já que antiprótons e antinêutrons se aniquilam antes de formarem um núcleo.
Brasileiros
O grupo responsável pelo experimento envolve 584 cientistas em 12 países, incluindo brasileiros da USP e Unicamp.
"O jeito como fazemos experimentos em física nuclear e das partículas mudou dramaticamente. Hoje, são sempre centenas de colaboradores", diz Hans Georg Ritter, físico do Lawrence Berkeley National Laboratory, nos EUA.
Para produzir seu anti-hidrogênio com o quark "estranho", os cientistas fizeram núcleos de átomos de ouro se chocarem no Colisor de Íons Pesados (RHIC), em Long Island (EUA). O aparelho, do tamanho de uma casa, obtém energias comparáveis à do Big Bang, dissolvendo os núcleos.
"As colisões produzem muitos tipos de partículas e núcleos, e o tipo de antimatéria que procuramos é muito raro", diz Ritter.
Segundo ele, de 100 milhões de colisões, apenas 70 foram úteis para encontrar os antiquarks "estranhos". Um trabalho minucioso de análise computacional é necessário para detectar as colisões certas.
A teoria do Big Bang postula que, no surgimento do Universo, existiam quantidades iguais de matéria e antimatéria (matéria composta de partículas com cargas elétricas trocadas).
Mas, de alguma forma, a matéria acabou predominando e formando quase tudo o que existe. Ainda bem: como matéria e antimatéria se aniquilam mutuamente, essa assimetria inicial foi fundamental para que o cosmo existisse. Hoje, os cientistas procuram as antipartículas, "derrotadas", para entender como isso aconteceu.
A estratégia é acelerar núcleos de átomos até velocidades próximas à da luz e colocá-los para se chocar. Essas colisões liberam grandes quantidades de energia e "quebram" os átomos em várias subpartículas.
Se a trombada for forte o suficiente, algumas dessas partículas serão de antimatéria. A má notícia é que elas duram frações mínimas de segundo, logo se desintegrando.
Ainda assim, é melhor do que nada, e os cientistas estão conseguindo, pouco a pouco, pedaços inéditos de antimatéria. É o caso da pesquisa apresentada na última edição da revista "Science", em que se produziu um antinúcleo de hidrogênio superpesado, composto de um antiquark chamado "estranho", visto pela primeira vez.
Os quarks são os elementos básicos dos nêutrons e dos prótons do núcleo dos átomos. O antiquark é um dos pedaços mais básicos de antimatéria. Até hoje, foram poucos os experimentos que conseguiram energia o suficiente para produzir átomos inteiros de antimatéria, já que antiprótons e antinêutrons se aniquilam antes de formarem um núcleo.
Brasileiros
O grupo responsável pelo experimento envolve 584 cientistas em 12 países, incluindo brasileiros da USP e Unicamp.
"O jeito como fazemos experimentos em física nuclear e das partículas mudou dramaticamente. Hoje, são sempre centenas de colaboradores", diz Hans Georg Ritter, físico do Lawrence Berkeley National Laboratory, nos EUA.
Para produzir seu anti-hidrogênio com o quark "estranho", os cientistas fizeram núcleos de átomos de ouro se chocarem no Colisor de Íons Pesados (RHIC), em Long Island (EUA). O aparelho, do tamanho de uma casa, obtém energias comparáveis à do Big Bang, dissolvendo os núcleos.
"As colisões produzem muitos tipos de partículas e núcleos, e o tipo de antimatéria que procuramos é muito raro", diz Ritter.
Segundo ele, de 100 milhões de colisões, apenas 70 foram úteis para encontrar os antiquarks "estranhos". Um trabalho minucioso de análise computacional é necessário para detectar as colisões certas.
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