(Wired/Hypescience) Embora as galáxias pareçam obviamente maiores do que os átomos, e os elefantes evidentemente parecem superar as formigas por todos os ângulos, alguns físicos começaram a suspeitar que essas diferenças de tamanho não passam de meras ilusões. Talvez a descrição fundamental do universo não inclua os conceitos de “massa” e “comprimento”, o que implica que, em sua essência, a natureza não tem um senso de escala.
Essa muito pouco explorada ideia, conhecida como simetria de escala, constitui uma mudança radical em suposições consagradas já de longa data sobre como as partículas elementares adquirem suas propriedades. Mas surgiu recentemente como um tema comum de inúmeras palestras e trabalhos de físicos de partículas respeitados. Com seu campo preso em um impasse desagradável, os pesquisadores voltaram às equações mestras que descrevem as partículas conhecidas e suas interações, e estão se perguntando: o que acontece quando você apaga os termos nas equações que têm a ver com a massa e comprimento?
A natureza, no nível mais profundo, não pode se diferenciar entre as escalas. Com a abordagem da simetria em escala, os físicos começam com uma equação básica que apresenta uma coleção sem massa de partículas, cada uma com uma única confluência de características, tais como se é de matéria ou de antimatéria e se tem carga elétrica positiva ou negativa. Conforme essas partículas se atraem ou se repelem e os efeitos de suas interações acontecem em cascata através dos cálculos, a simetria de escala “quebra”, e massas e comprimentos surgem espontaneamente.
Efeitos dinâmicos similares geram 99% da massa do universo visível. Prótons e nêutrons são amálgamas – cada um de um trio de partículas elementares chamadas quarks leves. A energia utilizada para realizar esses quarks lhes dá uma massa combinada que é cerca de 100 vezes maior do que a soma das partes. “A maior parte da massa que vemos é gerada dessa maneira, por isso estamos interessados em ver se é possível gerar toda a massa desta forma”, disse Alberto Salvio, um físico de partículas da Universidade Autônoma de Madrid e coautor de um artigo recente sobre a teoria da natureza em simetria de escala.
Nas equações do “modelo padrão” da física de partículas, apenas uma partícula descoberta em 2012, chamada de bóson de Higgs, vem equipada com massa desde sua origem. De acordo com uma teoria desenvolvida há 50 anos pelo físico britânico Peter Higgs e seus colegas, ela distribui massa para outras partículas elementares por meio de suas interações com eles.
Por isso tudo o tedioso multiverso não pode durar para sempre
Tudo isso que a gente falou até agora tem uma implicação notável: essa nova abordagem de simetria de escala reescreve o início da história do universo. “A ideia é que, talvez, até mesmo a massa de Higgs não exista”, disse Alessandro Strumia, um físico de partículas da Universidade de Pisa, na Itália. O conceito parece absurdo, mas está ganhando corpo.
O Gigante Problema de Higgs
A abordagem de simetria de escala remonta a 1995, quando William Bardeen, um físico teórico do Fermi National Accelerator Laboratory, em Illinois (Estados Unidos), mostrou que a massa do bóson de Higgs e a de outras partículas do “Modelo Padrão” podem ser calculadas como consequências da quebra espontânea da simetria de escala.
Na época, a abordagem de Bardeen não ganhou muito espaço. O delicado equilíbrio de seus cálculos parecia frágil demais quando os pesquisadores tentaram incorporar novas partículas desconhecidas, como as que têm sido postuladas para explicar os mistérios da matéria escura e da gravidade.
Em vez disso, os pesquisadores gravitavam em torno de uma outra abordagem chamada “supersimetria” que, naturalmente, previu dezenas de novas partículas. Uma ou mais dessas partículas poderiam ser de matéria escura. Essa ideia de “supersimetria” também forneceu uma solução simples para um problema de contabilidade que tem atormentado os pesquisadores desde os primeiros dias de existência do Modelo Padrão.
Sem a supersimetria, a massa do bóson de Higgs parece ser reduzida por cancelamentos aleatórios e improváveis entre números não relacionados. Essencialmente, a massa inicial do Higgs parece contrabalançar exatamente as enormes contribuições para a sua massa de glúons, quarks, estados gravitacionais e todo o resto. E se o universo é improvável, então, muitos físicos dizem que ele deve ser um universo de muitos, um “Multiverso”.
A hipótese do multiverso subiu em popularidade, ainda que com certa relutância, nos últimos anos. Mas o argumento parece uma desculpa para muitos, ou pelo menos uma grande decepção. Um universo de cancelamentos não é muito bem compreendido, e a existência de universos inalcançáveis alienígenas pode ser impossível de ser provada.
Para contornar a falta de escalas, os novos modelos exigem uma técnica de cálculo que alguns especialistas consideram matematicamente duvidosa. É tudo muito diferente e muito novo, mas futuras colisões realizadas no colisor de partículas do laboratório CERN poderão nos ajudar a testar as ideias.
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