UNIVERSO SIMÉTRICO

 

Abaixo, postamos texto de Graham P. Collins, editor de Scientific American, no qual Collins esclarece pontos importantes da utilização de simetrias nas teorias físicas.   

O mundo que nos cerca está repleto de simetrias e simetrias aproximadas – a simetria bilateral da maioria dos animais, a simetria rotacional do sol, a simetria de cinco partes de muitas estrelas do mar e as simetrias múltiplas das frutas e flores. A simetria é tão comum que é preciso algo extraordinário, como um floco de neve, para despertar nosso espanto.

Grande parte da física fundamental, na verdade, consiste em desvendar outros tipos de simetria que caracterizam o Universo. A teoria da relatividade especial de Einstein, por exemplo, é uma teoria das simetrias de espaço e tempo vazios, governadas pelo grupo de Poincaré (os grupos são as estruturas matemáticas que descrevem as simetrias). Efeitos gravitacionais, como a contração do espaço e a dilatação do tempo, são operações do grupo de simetria, equivalentes a girar seu ponto de vista no espaço, mas incluindo o tempo como parte da "rotação".

A física de partículas está repleta de simetrias: em particular, as forças fundamentais são ditadas por simetrias denominadas simetrias de calibre. A partir da especificação do grupo de calibre e da intensidade da interação, determina-se, basicamente, todo o comportamento da força. Por exemplo, o eletromagnetismo envolve um conjunto de simetria de calibre chamado U(1), que é a simetria das rotações circulares num plano.

A conservação da carga elétrica é conseqüência da simetria U(1). Como foi provado pela matemática Emmy Noother em 1915, sempre que uma simetria surge na mecânica, surge também uma lei de conservação. O teorema de Noother aplica-se tanto à mecânica clássica quanto à mecânica quântica e informa, por exemplo, que a lei da conservação da energia deriva da simetria em relação às translações no tempo. Ou seja, a energia se conserva porque as equações do movimento de ontem são as mesmas de hoje. As conservações do momento (simetria em relação à translação no espaço) e do momento angular (simetria em relação à rotação) são semelhantes.

Finalmente, temos a própria definição de "partícula" na teoria dos campos quânticos, desenvolvida pelo físico Eugene Wigner: uma partícula é uma "representação irredutível do grupo de Poincaré". Essa relação direta entre simetrias e a estrutura mais fundamental da matéria e das forças é o que exige que os elétrons e outras partículas tenham uma quantidade intrínseca de momento angular, conhecida como spin. O spin funciona como um rótulo, especificando qual é a "representação irredutível" que constitui a partícula, e se associa às rotações, portanto ao momento angular. A massa de uma partícula também é um rótulo relacionado à simetria.

Comparados às simetrias que governam o Universo, os flocos de neve começam a parecer bem comuns.

POSTED BY SELETINOF AT 7:48 AM  

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Sobre seletynof

Escola (ensino médio):Colégio Marista Cearense;Faculdade/Universidade: Universidade Federal do Ceará;Curso:Física; Diploma:Pós-Graduação em Física;Profissão:físico e professor; Setor:Científico.

Publicado em 19 de maio de 2007, em FISICAPRAPOETA. Adicione o link aos favoritos. Deixe um comentário.

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