Nobel em Física vai para 'quebra de espelhos' no mundo das partículas
Autor: Andre Luiz | Publicado: 2012-11-30T14:59:00-03:00



Descoberta ajuda a explicar como funcionam as entranhas das partículas.
Fenômenos do tipo são descritos pelos físicos como quebras de simetria.

A descoberta de que o mundo da física de partículas se assemelha a um mundo de "espelhos" que foi rompido desde os primórdios do surgimento do universo -- o conceito de quebras de simetrias -- rendeu nesta terça-feira (7) a um pesquisador americano e dois japoneses o Prêmio Nobel em Física de 2008. Yoichiro Nambu, 87, dos EUA, levou metade, e a outra metade foi dividida entre Makoto Kobayashi, 64, e Toshihide Maskawa, 68.



O assunto é complicado, mas está intimamente ligado à própria        natureza do cosmos. Para que se tenha uma idéia, uma quebra de        simetria ocorrida praticamente logo após o Big Bang ajuda a        explicar porque existe alguma coisa no mundo, em vez de nada, e        porque todas as coisas são feitas de matéria convencional, e não        antimatéria. Quebras de simetria também explicam como são as        partículas elementares que estão no coração de todos os átomos e        a razão para terem vários "sabores" diferentes.
 
Mas, durante um bom tempo, nos primórdios da evolução da física        de partículas, os cientistas acreditavam que as simetrias        permeavam nosso universo e que uma quebra seria uma aberração        que não deveria existir.
 

Desvendando o mistérios dos espelhos

Que diabos afinal é essa tal de simetria? Imagine a letra A. Se        você exibir uma letra A diante de um espelho, ela aparece        exatamente igual. Ou seja, tanto faz para ela o que é esquerda        ou direita. Ela guarda uma simetria com uma versão sua num        "universo do espelho". Agora pense na letra Z. Ao        colocá-la à frente do espelho, a letra aparece irreconhecível do        outro lado. Há uma quebra de simetria.
 
E há mais de um tipo de simetria. O A, que é simétrico no        espelho, perde sua simetria se o virarmos em 180 graus. Já o Z        permanece igual, girado a 180 graus.
 
Os físicos acreditavam que as partículas elementares respeitariam        três tipos de simetria: a de paridade (que basicamente dizia que        os eventos nessa escala apareceriam exatamente iguais se vistos        diretamente ou através de um espelho), a de carga (ou seja, das        características que definem as partículas) e a de tempo -- a        idéia de que um evento na física de partículas seria visto de        forma igual pelas equações, quer acontecesse na direção do        futuro, quer ocorresse na direção do passado.
 
Só que, com o tempo, principalmente após o advento da criação dos        aceleradores de partículas, os físicos começaram a descobrir um        monte de partículas e subpartículas cujo comportamento poderia        sugerir a existência de quebras de simetria. Um dos mais        enigmáticos tem a ver com a própria natureza do universo e está        ligado à descoberta da antimatéria.
 
As partículas de antimatéria são versão iguais, só que com cargas        opostas, das partículas convencionais. Se um próton de matéria        tem carga positiva, o antipróton é igualzinho, só que tem carga        negativa. Com o elétron, acontece a mesma coisa. E assim por diante.
 
Acontece que, quando partículas encontram antipartículas, o        resultado é a aniquilação completa. E, para piorar, o Big Bang        deveria, nos seus primórdios, ter produzido quantidades iguais        de matéria e antimatéria. Então, como diabos ainda estamos aqui?
 

A salvação do cosmos

Só uma quebra de simetria entre matéria e antimatéria pode        explicar o fato de o universo ser mais que um simples mar de        energia pura, resultado da aniquilação de todas as partículas.        Ela teria sido responsável pela produção de uma partícula a mais        de matéria a cada 10 bilhões de antipartículas geradas pelo Big        Bang. Com isso, depois que matéria e antimatéria se destruíram        mutuamente, no início do universo, sobraram ainda algumas        partículas de matéria para contar a história -- e compor tudo        que vemos hoje, das estrelas a nossos corpos.
 
Essa quebra de simetria ainda é um grande mistério para os        cientistas. Mas o novelo começou a ser desenrolado em 1960. Na        ocasião, o americano Yoichiro Nambu foi o primeiro a elaborar o        conceito da violação espontânea de simetria na física de partículas.
 
Nambu trabalhava, na ocasião, com a supercondutividade --        fenômeno em que, sob certas circunstâncias, alguns materiais        permitem a passagem de corrente elétrica sem oferecer        resistência alguma. Ele percebeu que isso só era possível por        conta de uma quebra de simetria.
 
Num segundo momento, o pesquisador passou a generalizar seu        conceito de quebra de simetria para outros ramos da física de        partículas, de modo que hoje as ferramentas matemáticas que ele        criou para tratar o negócio aparecem em praticamente todas as        teorias ligadas ao chamado Modelo Padrão da Física de Partículas        -- o grande esquema que explica como são todas as partículas e        forças (salvo a gravidade) existentes no mundo.
 

         Sabores para partículas

 Já Makoto Kobayashi e Toshihide Maskawa trabalharam num problema        mais específico. Em 1972, então na Universidade de Kyoto, a        dupla tentou compreender o que acontecia com uma misteriosa        partícula chamada de kaon, que parecia violar duplamente as        simetrias (tanto em paridade como em carga). Essa violação dupla        era algo abominado pelos físicos na época.
 
Pois os dois não só confirmaram que isso realmente acontecia como        também explicaram o que rolava. O kaon era uma partícula que        podia se transformar em seu antikaon, e os cálculos de Kobayashi        e Maskawa explicavam como.
 
A loucura da idéia era que, se os dois estivessem certos, as        subpartículas que compunham os prótons e nêutrons -- os chamados        quarks -- deveriam existir em três "sabores"        diferentes. E não é que eles tinham razão? Em 1974, foi        encontrado o primeiro deles, chamado de charm. O segundo, o        quark bottom, apareceu nos experimentos em 1977. E o terceiro, o        top, surgiu só em 1994.
 
As contas de Kobayashi e Maskawa também indicavam a existência de        uma quebra de simetria muito rara em partículas chamadas        mésons-B. Outra previsão que se mostrou correta, em experimentos        conduzidos em aceleradores de partículas nos EUA e no Japão em        2001 -- mais uma vitória poderosa para a dupla e para o Modelo Padrão.
 
Mas o mistério das simetrias quebradas está longe de chegar ao        fim. Na verdade, os europeus acabam de gastar mais de 6 bilhões        de euros para tentar desvendar uma outra quebra de simetria,        responsável por explicar por que as partículas têm massas        diferentes. É nisso que se resume a busca pelo famoso bóson de        Higgs, que será empreendida pelo LHC (Grande Colisor de Hádrons)        a partir do ano que vem. O superacelerador de partículas foi        inaugurado no mês passado, mas problemas técnicos estão        retardando a produção de dados científicos. Mas ninguém duvida        que novos achados virão de lá, possivelmente motivando a        distribuição de outros prêmios Nobel no futuro.




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