MATÉRIA E ANTIMATÉRIA – UMA CONCEPÇÃO DO UNIVERSO.

MATERIA ANTEMATÉRIA
O texto abaixo, de nossa autoria, foi publicado, originalmente, no jornal QUANTUM, do Centro Acadêmico do Departamento de Física, UFC, em novembro de 1998. Sofreu algumas modificações ao longo do tempo, motivadas pela ampliação de nosso entedimento dos conceitos  da Física Moderna. Tratamos aqui, de forma simples, do fenômeno da grande explosão, Big Bang, e suas conseqüências na formação do nosso universo e de universos paralelos: nossas especulações, no geral, se adequam à gravura acima. Mas, antes, façamos um passeio através do conhecimento da física moderna e suas implicações.

FÍSICA E REALIDADE

A fisica moderna transformou-se em matemática. Mas as pessoas preferem impressões vizuais a palavras abstratas e fórmulas. Internet, televisão, filmes, revistas ilustradas, jornais, tudo contribui para reforçar essa preferência. Aqui, então, tomamos a tarefa de apresentar as idéias da física moderna, envolvidas no fenômeno da criação do universo, em termos de representações usadas na física do cotidiano: figuras claras e lúcidas. A principal dificuldade, neste caso, é que a física moderna nem sempre admite figuras bem definidas; até pelo contrário, freqüentemente usa uma variedades de figuras diferentes para a representação e interpretação de um mesmo processo. Assim, nesse sentido, o trabalho maior aqui foi a convivência com essa anomalia. Amadurecido o nosso pensamento matemático, fica explicado por que os conceitos abstratos e idéias nem sempre podem ser representados por meio de quadros convencionais.
A pesquisa objetiva sobre a natureza do universo é possível, mas o resultado é uma espécie de mundo sombrio destituído de qualquer côr intrínseca. Como, entretanto, cada observação se baseia em percepções sensoriais, a execução desse programa poderia criar um vazio intolerável entre os observadores experimentais e os teóricos. Dessa forma, sempre esforça-se ao máximo para não se perder a conexão com os dados observacionais. Foi compravado que isso é possível até certo ponto e, dadas as condições reais, poder-se-ia mesmo chegar mais adiante. Os campos eletromagnéticos, a despeito da sua natureza abstrata, podem ser exibidos de uma forma pictórica bem convincente por meio de linhas de campo, etc. Também no domínio dos átomos não necessitamos de introduzir sempre figuras novas e não-familiares, mas podemos servir-nos das usuais; é verdade que necessitamos de duas diferentes, uma ondulatória e outra com caráter de partícula. A única coisa necessária é restringir sua aplicabilidade e tomar cuidado para que de seu uso não resultem contradições lógicas. Isso é possível e justamente constitui um dos belos episódios da Física Moderna, pelo qual devemos muito a Niels Bohr

Mas todas as percepções sensoriais são só imagens e o que realmente está por trás do fenômeno (que Kant chama “a coisa em si“) permanece obscuro. Tais imagens, portanto, constituindo-se em modelos da Física, buscam explicar os fenômenos. Porém, é sabido que a Física constrói somente conceitos e não conta fatos, pois os seus termos: massa, energia, velocidade, não são realidades, e sim os conceitos fundamentais da Física, como, aliás, muito bem se diz, mas que freqüentemente nos escapa durante a leitura. Os conceitos, então, são instrumentos do pensamento, artificialmente construídos, tais, como as chaves de parafusos, são instrumentos que servem para abrir um motor, o qual nada tem a ver com chaves de parafusos; são escadas, pelas quais subimos a uma casa eternamente fechada.

Assim, a Física, partindo dos fenômenos, desenvolve-se construindo seus conceitos, seus modelos, suas teorias:

semanticamente, os significados dos termos teóricos (conceitos), são dados implicitamente pela rede de princípios ou significados na qual estão contidos, ou seja, um conceito como o de campo eletromagnético somente pode ser descrito ou entendido dentro da teoria eletromagnética, o que é o campo em si, a ciência física desconhece; ontologicamente, então, dizemos que a Física não conhece em si os objetos de seu estudo, mas suas relações, suas estruturas; ignorando a realidade, toma contato apenas com os fenômenos (observável) a partir dos quais constrói seus conceitos;  epistemologicamente, a construção dos conceitos físicos se dá através da dialética entre o racionalismo e o empirismo, entre teoria e prática; finalmente, metodologicamente, a Física observa os fenômenos através de experimentos bem elaborados nos quais, através do estudo de propriedades físicas, isola as principais grandezas envolvidas e, matematizando-as, elabora as leis fenomenológicas e as teorias fundamentais: aplica, assim, inexoravelmente, o método científico no seu trabalho de pesquisa.

CIÊNCIA FÍSICA

A COSMOLIA, de forma semelhante, depara-se com a mesma problemática conceitual da física moderna, entretanto, com um agravante, suas teorias são mais especulações que comprovações dadas através do método científico; claro que tal ciência está fundamentada em modelos matemáticos baseados em observações astronômicas – daí sua maior credibilidade -, mas ainda há muitas perguntas não respondidas… Sobre a universalidade do pensamento humano, Marcelo Gleiser afirma: “O problema é que tanto nossa percepção sensorial como os processos de pensamento que usamo para organizar o mundo à nossa volta são restringidos por uma visão polarizada da realidade, que se baseia em opostos como dia-noite, frio-quente, macho-fêmea etc. Devido a essas limitações, podemos oferecer apenas um pequeno número de argumentos lógicos que visam dar sentido àquilo que transcende essa polarização, o Absoluto de onde tudo se origina, seja ele Deus, um mítico “ovo cósmico” ou as leis da física“.

RELATIVIDADE E QUÂNTICA

A teoria quântica, como criada nos anos 20 por Erwin Schrödinger e Werner Heisenberg, não era compatível com a Relatividade apresentada por Einstein desde 1905. A famosa equação de Schrödinger só se aplica a partículas com velocidades baixas comparadas com a velocidade da luz. Essa é uma grande limitação, pois os elétrons nos átomos e nos núcleos certamente não se conforma com essa restrição.

Em 1928, o inglês Paul Adrien Maurice Dirac, então com 26 anos, conseguiu com sucesso unir a teoria quântica à relatividade especial. Outros já tinham feito alguma coisa com esse objetivo mas o trabalho de Dirac foi definitivo e é considerado um dos feitos mais importantes da Física do século passado.

Nesse trabalho, Dirac apresentou uma equação que substitui a equação de Schrödinger nos casos em que a partícula tem qualquer velocidade. Ela serve principalmente para descrever um elétron na presença de um campo eletromagnético. Sua forma é a seguinte:

equacaodedirac

Antes de Dirac apresentar sua equação outros físicos já haviam tentado juntar a relatividade `mecânica quântica. Entre eles, O. Klein e W. Gordon chegaram a uma equação onde simplesmente substituiam a energia total de uma partícula livre (E = p2/2m,) pelo equivalente relativístico (E2 = p2c2 + m2c4). O truque de Dirac foi fatorar a expressão relativística da energia antes de substituir pelos operadores correspondentes.

O resultado disso foi que a função de onda  surge como um “quadrivetor”, ou “spinor”, na gíria mais moderna. Dessa forma, o elétron descrito por essa função de onda surge, naturalmente, com spin e tudo que tem direito, enquanto na formulação de Klein-Gordon o spin tem de ser acrescentado artificialmente.

Tudo bem, só que a equação passa a admitir duas soluções, ambas igualmente legítimas do ponto de vista matemático: em uma delas a energia da partícula é positiva e na outra é negativa. Partículas com energia negativa é um osso duro de roer. Lembre que, como massa e energia são, relativisticamente falando, a mesma coisa, a solução de Dirac prevê a existência de partículas com massa negativa. Uma partícula dessas seria interessante, se aparecesse em algum laboratório. Se você empurrá-la para a frente ela acelera para trás. Se soltá-la perto da superfície da Terra, mesmo no vácuo, ela sobe, em vez de cair. Como nunca ninguém viu nada parecido com isso, Dirac teve de inventar uma elaborada explicação que incorporava um hipotético “mar de partículas energia negativa” preenchendo todo o espaço. Segundo essa curiosa elocubração, cada centímetro cúbico do espaço conteria um número infinito de partículas com energia negativa. Como o número de partículas nesse “mar negativo” seria infinito, nele todos os níveis de energia estariam ocupados. Um elétron “normal”, de massa positiva e carga negativa, não poderia penetrar no “mar” pois o Princípio da Exclusão de Pauli não deixa dois elétrons ocuparem o mesmo nível.

Já o processo inverso seria permitido: se um elétron de massa negativa recebesse energia suficiente, poderia “saltar” para fora do mar negativo e surgir no mundo “real”, de energia positiva onde os níveis estariam desocupados. Aqui no “mundo real” ele seria um elétron normal, de carga negativa e massa positiva. No entanto, sobraria um “buraco” no mar negativo, onde antes estava o elétron. Um buraco em um mar de massas negativas, para todos os efeitos, se comporta como uma partícula de massa positiva. Portanto, ao mesmo tempo em que surgia um novo elétron no “mundo real”, surgiria uma nova partícula (o buraco), com massa e carga positivas.

mardedirac

Inicialmente, Dirac chegou a pensar que esse “buraco” positivo poderia ser o próton. Mas, essa não era uma boa aposta já que o próton tem massa quase 2000 vezes maior que o elétron. O problema começou a ser resolvido poucos anos depois, quando uma nova partícula, o pósitron, foi descoberta com a mesma massa do elétron e com o mesmo valor da carga, só que positiva.

SIMETRIAS  C, P, T

Há três tipos de SIMETRIA que têm relação direta com a preferência que a natureza tem por matéria. Elas são:

1) Simetria de conjugação de carga (C). Uma operação de simetria C transforma uma partícula em sua antipartícula, isto é, troca a carga elétrica da partícula (além de outras propriedades semelhantes).

2) Simetria de paridade (P). Essa é a simetria da inversão, que troca os sinais de todas as coordenadas. Se ela for aplicada a uma partícula com spin para cima o spin fica para baixo e vice-versa.

3) Simetria de reversão temporal (T). Se essa simetria for válida, as leis da Física não distinguem entre processos que avançam ou retrocedem no tempo. A interpretação de Feynman, que encontramos no capítulo anterior, usa essa simetria.

Bem, existem argumentos teóricos muito fortes que asseguram que o produto das três simetrias (CPT) tem de ser obedecido. Em outras palavras, se as três simetrias (juntas) forem aplicadas a uma partícula ou a um processo físico, o resultado obtido é uma partícula que existe na natureza ou outro processo inteiramente legítimo. Diz-se que tudo que existe é invariante em relação à simetria CPT.

Inicialmente, pensava-se que essas três simetrias também deviam ser válidas separadamente. No entanto, em 1956, os físicos aprenderam que a simetria P (paridade) é violada em certos processos nucleares. Logo após, também foi verificado que a simetria C era violada em alguns casos. Quando isso foi reconhecido, o físico soviético Lev Landau sugeriu que o conjunto (ou “produto”) das simetrias C e P, em vez de C e P separadamente, deveria ser obedecido. Para entender o que isso significa, veja um caso específico da transformação hipotética de uma partícula chamada W em sua antipartícula W+.

decaimento

1)    Uma partícula W decai em um elétron (e) e um antineutrino ().

2)    A simetria C troca os sinais das cargas das partículas.

3)    A simetria P inverte os spins das partículas.

Sabe-se que uma partícula W decai em um elétron e um antineutrino. Nesse processo, o elétron e o antineutrino têm spin no mesmo sentido em que se movem. Se uma simetria C for aplicada a esse processo, o elétron fica sendo um pósitron e o antineutrino fica sendo um neutrino. Acontece que esse outro tipo de decaimento não é observado na natureza. Logo, a simetria C, por si só, não vale para esse processo. Entretanto, aplicando a simetria P sobre o processo “ilegal”, obtém-se um processo “legal”, que pode ser observado naturalmente. Nele, uma partícula W+ decai em um pósitron com spin na direção do movimento e um neutrino com spin oposto ao movimento.

A conclusão é que o produto de simetrias CP é válido. Portanto, através dela, partículas podem naturalmente se transformarem em antipartículas.

O argumento de Sakharov, em face desse resultado, foi o seguinte: para justificar a pequena vantagem da matéria sobre a antimatéria logo após o Big Bang a simetria CP não pode valer sempre. Isto é, em alguns processos naturais ela deve ser violada.

Começou então, em vários aceleradores, uma busca por algum processo que violasse a simetria CP. Até que em 1964, físicos do acelerador de Brookhaven detetaram um processo envolvendo partículas chamadas kaons que violavam a simetria CP. No caso, antikaons se transformam em kaons com uma freqüência um pouquinho menor que o inverso. Ainda não dava para justificar a vitória total da matéria sobre a antimatéria no Big Bang mas já era um bom começo. O resultado foi tão comemorado que os chefes da pesquisa ganharam o Prêmio Nobel.

Logo a seguir, surgiu a impressão que outras partículas, os chamados mésons B, também podiam violar a simetria CP. Novamente, deu-se início a um enorme esforço em vários aceleradores para observar essa desejada violação de simetria.

Pois bem, agora bem recentemente, no mês de Julho de 2002, o pessoal do Acelerador Linear de Stanford, na Califórnia, anunciou a observação da violação da simetria CP nos decaimentos dos mésons B. E os valores obtidos nessas experiências são exatamente o necessário para justificar a margem de preferência pela matéria, em detrimento da antimatéria, no Big Bang (1 em 1 bilhão, como vimos).

MATÉRIA VERSUS ANTIMATÉRIA

Se uma boa quantidade de energia estiver disponível, é possível haver a produção de um par partícula-antipartícula. Hoje em dia, essa energia só está presente, na concentração necessária, em grandes aceleradores ou em certos processos astrofísicos muito raros. No entanto, logo após o Big Bang certamente havia uma quantidade enorme de energia disponível e altamente concentrada, já que o Universo ainda era bem pequeno. A hipótese do Big Bang, portanto, indica que, logo que o Universo surgiu e começou a se expandir, matéria e antimatéria deve ter aparecido simultaneamente. E, como aparecia em pares de partícula e antipartícula, ambas deviam surgir com a mesma quantidade. Era de se esperar, portanto, que tão logo formadas, as partículas e antipartículas se aniquilassem mutuamente. Com a expansão do Universo, a densidade de energia disponível iria gradualmente diminuindo e o processo de criação de novos pares acabaria. Restaria apenas radiação em um Universo uniforme, sem estrelas, planetas nem nada.

É óbvio que isso não aconteceu e o Universo está cheio de matéria e quase não tem antimatéria. Qual a razão para essa assimetria evidente?

Até há bem pouco tempo não havia nenhuma explicação convincente. Hoje, porém, já há indícios fortes de uma explicação para esse fato incontestável.

O físico Andrei Sakharov sugeriu que, por alguma razão, a produção de matéria no Big Bang teria sido um pouquinho maior que a produção de antimatéria. Acontece que existem processos nos quais uma partícula pode se transformar em sua antipartícula. Se a freqüência de mutação fosse simétrica, isto é, partículas virassem antipartículas com a mesma chance de antipartículas virarem partículas, não haveria excesso de matéria (como realmente há) no Universo. Mas, calculando-se quanta radiação e quanta matéria existe hoje no Universo visível, chega-se a conclusão que bastaria um excesso de 1 partícula para cada bilhão de pares formados no Big Bang para resolver o enigma. Isto é, para cada 1.000.000.000 de antipartículas geradas no Big Bang, haveriam 1.000.000.001 partículas. Como o número de pares produzidos era gigantesco, esse pequeno excesso relativo explicaria toda a matéria que hoje forma as galáxias, estrelas, planetas e nossos corpos.

Além de dar esse palpite, Sakharov sugeriu que tipos de processos poderiam explicar a assimetria na formação de matéria e antimatéria. Um deles envolvia um tipo de simetria chamada “simetria de carga-paridade” (C-P) que existe entre partículas e antipartículas. Se essa simetria pudesse ser violada um pouquinho o decaimento de partículas em antipartículas poderia ser ligeiramente menor que o decaimento inverso e a matéria prevaleceria.

Por muito tempo, os físicos procuraram, sem sucesso, essa “quebra de simetria”. Em 1956, dois físicos sino-americanos, Chen Ning Yang e Tsung Dao Lee, mostraram, teoricamente, que a simetria de paridade era violada em certos processos nucleares. Quando essa previsão foi confirmada em laboratório surgiu a esperança de que também outras simetrias pudessem ser violadas.

UMA CONCEPÇÃO DO UNIVERSO

INICIEMOS agora nossa proposta de uma concepção do universo

Sabemos, então, que a MATÉRIA, do ponto de vista científico, é a substância dos corpos físicos, caracterizada principalmente por sua massa e carga elétrica. Às menores entidades isoláveis, constituintes de toda a matéria do universo conhecido, dá-se o nome de partículas elementares. Há diversos tipos de partículas elementares, classificadas de acordo com a massa e outras propriedades físicas, como o momento angular(grandeza associada ao movimento de rotação). A cada tipo de partícula corresponde outra – genericamente denominado antipartícula – que tem a mesma massa e cuja carga elétrica e momento angular têm os mesmos valores numéricos da partícula correspondente, porém com sinal oposto. Assim, as designações matéria e antematéria são um modo de descrever as partículas subatômicas presentes no universo, e expressam a propriedade física conhecida como SIMETRIA.
Observa-se, também, que uma partícula não pode se associar à antipartícula correspondente, pois suas propriedades simétricas se anulam e ambas, mutuamente aniquiladas, têm a massa convertida em energia. Como a antimatéria é tão estável quanto a matéria – quando ambas não estão em contato, o acúmulo e combinação de antipartículas, em teoria, pode formar antiátomos que prodziriam, em conjunto, corpos de antimatéria. Após a comprovação experimental da existência de antipartíuculas, cofirmou-se a possibilidade de gerá-las, em laboratório, junto com suas partículas associadas, por processos inversos ao da aniquilação radioativa e que envolvem altíssimas energias. A produção de antiátomos em laboratórios impõe aos cientistas uma dificuldade básica: as antipartículas obtidas encontram muito rapidamente, no espaço a sua volta, as partículas que lhe corresponde, e por isso se desintegram quase imediatamente.

Hoje, embasado em teorias mais completas, obtidas de observações mais detalhadas do cosmo, os cientistas presumem que no momento da grande explosão – já no final do “último instante“, após o fenômeno de aniquilação da matéria – haja restado, no cômputo geral dos colápsos, um resíduo de partículas materiais as quais constituiriam o universo atual. (…) Mas como podemos aceitar tal resultado, se as quantidades de partículas e antipartículas origiariamente eram equivalentes?!

A teoria mais aceita para a origem do Universo é a do Big Bang que diz que tudo se iniciou numa grande expansão. Nos primeiros instantes o universo não era constituído por matéria, mas sim por energia sob forma de radiação. O universo então passou a expandir-se e, consequentemente, a arrefecer. Pares de partícula-antipartícula eram criados e aniquilados em grande quantidade. Com a queda de temperatura a matéria pôde começar a formar hádrons, assim como a antimatéria a formar antihádrons, pois matéria e antimatéria foram geradas em quantidades iguais. Atualmente, no entanto, parece que vivemos em um universo onde só há matéria.

Refletindo sobre o famoso segundo-final e admitindo-se o fenômeno da grande explosão como que ocorrendo num local específico, ponto definido dentro de um vácuo quântico, é possível lançarmos uma luz sobre aqueles últimos acontecimentos do Big Bang, se, também por hipótese, existir um LIMITE entre o dito vácuo e o Universo (o ponto especificado dentro do vácuo). Para procedermos a construção de nosso modelo, necessitamos definir a natureza física da substância constituinte daquela linha divisória e sua relação com as partículas aceleradas dentro do ponto de singularidade.

Interesante que minha imaginação aqui vem do o tempo em que eu e minha família morávamos na “beira do mar” em Fortaleza, entre os anos de 1967 e 1976, na avenida Presidente Kennedy, mais conhecida como Beira Mar, quase em frente a praia do mucuripe: durante a noite, como meu quarto ficava de frente para o oceano, se ouvia as quebrações marinhas bem forte; nas marés de janeiro, quando o mar ficava mais bravo, as ondas chegavam a banhar o asfato… tempos de sonhos e fantasias de minha criancice mas que, repentinamente, foram enterrompidos pela morte de minha mãe; daí em diante, então, passei a questionar tudo e todos… porém, paradoxalmente, a partir de então, apesar dos descaminhos, comecei a deslumbrar-me com a Vida, com a Natureza… e com o Mar…este, sim, meu companheiro eterno, me ensinou muito… muitas saudades!!!
Observandoas ondas entre os barrancos de areia a beira mar, verificamos a formação de contra-ondas (ondas refletidas) que se originam pelo impacto das ondas do mar nas barreiras prainas: no momento em que se chocam, onda e contra-onda, verificamos que pode dá-se um estilhaçar de massa d’água para todos os lados, como que formando o espinhaço de um camaleão; mas, isso, só se ambas as ondas já se encontrarem quebrando antes da colisão: sabemos que as ondas não transportam matéria, mas energia e momento; entretanto, a chuveirada d’água, acontece devido ao choque de massas líquidas deslocando-se em sentidos opostos, decorrentes, sim, de ondas degeneradas… Mas qual a relação de tudo isso com aquele limite primordial?!
 
 
Sabemos que, em um ponto de singularidade, a previsibilidade dos fenômenos através da aplicação das leis físicas, é impraticável; entretanto, imaginando a existência da nossa substância primordial, limite entre o vácuo quântico e o universo, como um sistema deformável, cuja estrutura se definisse mediante sua interação com as partículas aceleradas, poderíamos supor que as colisões – diferenciadas segundo a energia específica de cada partícula – se processariam de duas maneiras gerais: uma partícula, cuja velocidade fosse superior à velocidade da luz (o físico João Magueijo –  doutor em Física Teórica pela Universidade de Cambridge e professor do Imperial College, em Londres -, propôs uma teoria na qual a luz se propagaria mais depressa do que faz hoje: isto se daria no universo primordial, ou seja, logo após o Big Bang), seria refletida e lançada numa velocidade contrária, quando da sua colisão com a tal substância; porém, partículas com velocidade proporcionalmente menor, conseguiriam atravessá-la livremente. Os dois tipos de eventos se explicariam pela variação de densidade do sitema deformável, função da velocidade de cada partícula: sobre as partícuas com maior rapidez, a densidade forte resultante, causaria enorme pressão fazendo-as retroceder; mas, nas partículas menos velozes, não teria efeito a densidade, pois, nestes casos , seria quase nulo o seu valor.
Poderíamos bem comparar tal limite com uma lente semi-transparente, pois as direçoes tomadas no espaço pelas partículas seriam conforme a estrutura variável da lente: para as partículas velozes a lente funcionaria como um espelho que as reflete totalmente; mas para aquelas partículas lentas, seria como um meio transparente, no qual as partículas seguem livremente. Para facilitar nosso diálogo, de agora em diante nos referiremos àquela substância, limitante do universo e do vácuo quântico, denominando-a simplesmente de lente (ver figura abaixo).
 
 
                                                                      Diagrama Seletinof 1
 
Tudo leva a crer que, o processo cósmico acima, se comportaria semelhantemente àquelas quebrações marinhas à beira mar. Quando refletida, a matéria se comportaria como antipartícula, e, assim, encontrando, dentro da singularidade, sua antipartícula correspondente (matéria antes de sua reflexão), dá-se-ia um colápso mútuo dos pares, envolvendo a matéria e a antimatéria, liberando energia à vizinhança. Por outro lado, também, a matéria que supomos anteriormente ser capaz de deslocar-se livremente através da lente, continuando seu trajeto, formaria o que conhecemos como o universo em que vivemos. Ainda, simultaneamente, estas mesmas partículas do nosso mundo poderiam estar se dirigindo para uma nova concentração infinita em um outro ponto qualquer do vácuo quântico, (pois, também, essa lente funciona igualmente uma lupa que concentra os raios luminosos incidentes), no qual se originará um novo universo, dito paralelo, numa outra grande explosão – noutro Big Bang. Mas, por simetria, também existe um anti-universo, dado que parte das antipartículas, originadas da reflexão, não se chocando com seus pares antípodas e ultrapassando a lente em sentido contrário, formariam, do “outro lado” desta lente, um mundo de antimatéria. Tudo ocorrendo, então, simetricamente. Assim, é fato, no processo de sua expansão, o nosso universo, hoje, estar desenvolvendo velocidades precisas para continuar sua “travessia” nesta dita lente, pois, do contrário, certamente nos depararíamos com o anti-universo e explodiríamos numa grande bola de fogo.
Nossa LENTE se revela, assim, como a responsável pela quebra de simetria CP, a qual, como consequência, deu origem à matéria do nosso Universo: isto, claro, possibilitado pela incidência, nela, da gigantesca energia existente na singularidade do Big Bang.
Ressaltamos, ainda, que estando os nossos raciocínios amparados no princípio da incerteza de Heisenberg e na famosa equação de Einstein, E = mc², as quantidades de matéria e antimatéria, originariamente equivalentes no começo do universo, podem, sim, se distribuírem segundo nossas especulações acima.  Dessa forma, então, fica respodida a pergunta colocada logo no início de nosso texto.
Em seu livro O Universo numa Casca de Noz, Stephen Hawking nos relata: “Além da matéria o universo pode conter a denominada energia do vácuo, uma energia que está presente mesmo no espaço aparentemente vazio. Pela famosa equação de Einstein, E= mc², essa energia do vácuo possui massa. Isso significa que ela exerce um efeito gravitacional sobre a expansão do universo. Mas, notadamente , o efeito da energia do vácuo é oposto ao da matéria. A matéria faz a expansão se retardar e pode acabar parando e revertendo-a. Já a energia do vácuo faz a expansão se acelerar, como na inflação. Na verdade, a energia do vácuo atua exatamente como a constante cosmológica que Einstein acrescentou às suas equações originais, em 1917, ao perceber que elas não admitiam uma solução que representasse um universo estático. Após a descoberta de Hubble sobre a expansão do universo, essa motivação para acrescentar um termo às equações desapareceu, e Einstein rejeitou a constante cosmólógica como um erro. 
No entanto, pode não ter sido um erro: percebemos agora que a teoria quântica implica que o espaço-tempo está repleto de flutuações quânticas. Em uma teoria supersimétrica, as energias positiva e negativa infinitas dessas flutuações do estado fundamental se anulam entre partículas de spins diferentes. Mas não esperaríamos que as energias positivas e negativas se cancelassem tão completamente que não sobrasse uma quantidade pequena e finita de energia do vácuo, porque o universo não está em um estado supersimétrico”… Daí, em resumo, o universo foi criado a partir do vácuo! Observa-se ainda uma grande semelhança entre as nossas especulações e as hipóteses de Hawking 
 
Mas como é possível encontramo-nos com nós mesmos, “materialmente” falando, voltando de um local que ainda nem mesmo tomamos conhecimento da sua existência?!… Certo dia, quando esperava minha esposa do lado de fora de uma agência bancária, cuja fachada era de vidro semi-transparente, elaborei a seguinte reflexão: se considerássemos o lado de fora da agência como o lado externo ao nosso universo e, ointerior da mesma, como sendo opróprio universo conhecido: para as pessoas dentro da agência o meu eu material é existente, pois, parte da energia radiante que se origina de meu corpo, imagem real ( o eu partícula), chega aos olhos das pessoas dentro da agência; mas, quando o referencial é o eu mesmo, deixo de existir, pois, se considerarmos minha imagem refletida no vidro do prédio como o anti-eu (minha antimatéria), e sabendo que este fatalmente encontrar-se-á com o eu (minha matéria), instantaneamente se dá uma desintegração, fazendo ambos, eu e anti-eu, deixarem de existir. Seria como se dentro da agência (do universo), imperasse o Ser, fora da agência (do universo), imperasse o Nada. Tudo isso relacionaria-se ao caso da hipótese do adolescente Einstein, o qual afirmava que após ultrapassarmos a velocidade da luz, nos depararíamos com o Nada?!
 
Embora as idéias desenvolvidas acima tenham me ocorrido logo quando iniciei o curso de Física(UFC) – resultado, então, mais do pruduto da minha imaginação do que de um trabalho científico-, estas revelaram estar em certa sintonia com a teoria de Paul Dirac, o qual, realizando a grande unificação da relatividade einsteniana com a teoria quântica, sugere a exitência de dois mundos, um positivo e outro negativo: segundo Dirac, as antipartículas encontradas nos laboratórios tratar-se-iam de furos no Nada!

Podemos ainda, porém, elaborarmos nosso modelo de tal forma que se adeque à teoria do Universo Eternode Mário Novello: segundo sua teoria, a singularidade, Big Bang, nunca ocorreu, mas o universo, sim, teria passado, em algum instante de sua história, por um grande colápso, onde toda a matéria estava super condensada. Assim, conforme nossa teoria, então, no lugar da singularidade, teríamos uma região do vácuo quântico com grande concentração de matéria-energia e, em sua volta, o espaço-tempo totalmente distorcido, encurvado. Os efeitos do princípio da incerteza de Heisenberg continuariam atuando mas, agora, junto com a relatividade geral. É natural e óbvio, nessa altura dos acontecimentos, deduzirmos que nossa lente, na verdade, é o contínuo espaço-tempo que ora pode ser plano, ora pode ser encurvado (ver figura abaixo).
 
 
                                                                       Diagrama Seletinof 2
 
 
É notável, portanto, que, com a noção da natureza “material” e “antimaterial” do universo, tenhamos construído uma estrutura que enseja a existência de universos paralelos. Mas estabelecendo, agora, um paralelo entre nosso modelo e a teoria que Ronald Mallett desenvolveu para a construção da possível máquina do tempo, é incrível tamanha coincidência no que diz respeito ao processo que rege as interações entre nossa lente e as partículas que a atravessam: para distorcer uma diminuta região do contínuo espaço-tempo, este físico notável propôe a utilização de lazeres de alta intensidade; então, se arremessarmos partículas nesta região, se supõe que tais partículas, superando a velocidade da luz (aqui não se contradiz o postulado de Einstein, pois, o encurvamento do espaço-tempo, é o que torna possível ultrapassar a velocidade da luz), saltem para tempos no passado ou no futuro de nosso tempo presente. Por exemplo, introduzindo uma única partícula na máquina, constata-se que ela desaparece; passado algum tempo, porém, esta partícula reaparece; deduz-se, então, por hipótese, que tal partícula esteve em outro ponto de nosso contínuo espaço-tempo e, no momento da reaparição, retorna ao ponto no qual foi introduzida por nós… eis aí a viagem no tempo. O filme, A MÁQUINA DO TEMPO, é surpreendentemente atual, mesmo em se tratando de uma produção baseada no livro de H. G. Weels de 1895: o protagonista desta estória constrói uma máquina baseada na utilização de uma radiação eletromagnética muito intensa que distorce o espaço-tempo… Recomendamos, a todos, que assistam a este filme; vê-lo é muito prazeiroso, ainda melhor, agora, com o entendimento que, acreditamos, conseguimos alcançar.
 
Por fim, portanto, aqui diante do computador, é plausível nos imaginar como que viajando em uma lente multidimensional muito especial, mas de tal forma que nossa velocidade deve ser finita, ou seja, o valor de tal velocidade tem de se manter dentro de limites que garantam nossa travessia, nossa existência neste mundo.
Assim, desejando, sem maiores pretenções, que nosso trabalho possa ajudar aos nossos leitores no caminho de suas descobertas, ficamos felizes em recebê-los em nosso blogue.
Fontepesquisada:

CURSO DE FÍSICA MODERNA. Autores: Virgilio Acosta, Clyde L. Cowan e B. J. Graham. Editora HARLA
THE RISE OF THE NEW PHYSICS. Autor: D’ABRO A. Dover Publications
O LIVRO DA NATUREZA. Autor: KAHN, F. Editora Melhoramen
O PENSAMENTO MATEMÁTICO. Autor: BECKER, O. Editora Herder
FÍSICA MECÂNICA. Autor: CHAVES, A. Editora Reichmann & Affonso
SEARA DA CIÊNCIA: ANTIMATÉRIA. Disponível em: <http://www.seara.ufc.br/especiais/fisica/antimateria/antimateria1.htm
FÍSICA: EPISTEMOLOGIA E ENSINO. Disponível em: <http://en.calameo.com/read/0012533633121b486ad4f
THE PRODUCTION AND PROPERTIES OF POSITRONS. Disponível em: <http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1936/anderson-lecture.pdf>
QUANTUM ACTIVIST:

Nota:

1. Encontrado o segundo Big Bang

O maior fenômeno que já ocorreu no Universo foi seu próprio nascimento. Há cerca de 14 bilhões de anos, tudo o que existe estava contido num único ponto, que de repente explodiu no chamado Big Bang. Pois um time de astrônomos do Instituto de Tecnologia da Califórnia achou uma detonação comparável à do Big Bang, só que um pouco mais recente, ocorrida há 12 bilhões de anos. O estouro lembra certos relâmpagos de energia, na forma de raios gama, que têm sido detectados em todos os cantos do céu, desde os anos 60, e nunca tiveram uma explicação razoável. Para complicar ainda mais, o “filhote de Big Bang” brilhou menos de 1 minuto, com uma intensidade maior que a de todo o resto do Universo. A 12 bilhões de anos-luz (1 ano-luz mede 9,5 trilhões de quilômetros), a Terra está segura. Ainda bem. Mas, se a coisa tivesse acontecido a apenas 3 000 anos-luz do planeta, pouco além de Mintaka, uma das estrelas das Três Marias, na Constelação de Órion, a radiação teria matado qualquer organismo até centenas de metros abaixo da superfície.

2. Carl  Anderson (1905-1991)

positron

Carl Anderson nasceu em 03 de setembro de 1905 em Nova York. Ele recebeu seu título de bacharel em Física e Engenharia do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Cal Tech) em 1927. A partir de 1930, Anderson colaborou com seu assessor de pós-graduação, Prêmio Nobel Professor Robert A. Millikan em um estudo de raios cósmicos. A pesquisa levou à descoberta, em 1932, do “pósitron”, um elétron de carga positiva e múon.

Por esta descoberta, Carl Anderson recebeu o 1936 Prêmio Nobel de Física. Descoberta de pósitrons de Anderson contribuiu muito para o desenvolvimento da tecnologia da bomba atômica. Devido a suas realizações significativas, foi convidado para dirigir o que logo se tornou conhecido como o Projeto Manhattan. Anderson recusou a oferta como ele se sentia pouco qualificados e continuou seu trabalho na Caltech. Carl Anderson morreu em 11 de janeiro de 1991.

 

POSTED BY SELETINOF AT 6:36 AM
 
 
 

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 7 de junho de 2013, em COSMOLOGIA. Adicione o link aos favoritos. 1 comentário.

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