A enigmática Energia Escura virá à tona no LHC?
Autor: Ian e Sidneya | Publicado: 2008-09-17T12:39:00-07:00

Explicar a razão pela qual a expansão do universo está acelerando atualmente é sem dúvida a mais fascinante questão em cosmologia moderna. Desde pequena me pegava a olhar para o céu e me perguntava o por quê dele ser tão escuro, é como uma farpa na mente ( hehe uma das milhares) que te arrebatam no decorrer de sua vida, bem aí você pensa, como o brilho das estrelas cai com o quadrado da distância, enquanto o número de estrelas aumenta com o quadrado da distância, o céu em média deveria ser tão brilhante quanto a superfície de uma estrela, certo? Bem o raciocínio está errado, mas por quê?. Simples, o Universo não existiu por todo o sempre, como o universo tem uma idade finita, e a luz tem uma velocidade finita, a luz das estrelas mais distantes ainda não teve tempo de chegar até nós. Portanto o Universo que enxergamos é limitado no espaço por ser finito no tempo!. Você deve estar se perguntando: “Mas o que isso têm a ver com o título energia escura?”, bem a resposta é bem mais capciosa do que se imagina, protagonistas geralmente aparecem no começo do filme, mas existem uns que são tão intrigantes que acabam a aparecer só no finalzinho dele, que no caso é a energia escura. Mas quem disse que é o final do filme, é apenas o final de uma seqüência de vários incansáveis filmes sem final ainda escrito, e espero que nunca terminado.As recentes medições com telescópios e sondas espaciais têm demonstrado que uma força misteriosa, a energia escura, preenche o vácuo do espaço vazio, e está a acelerar a expansão do universo. Com as observações relativas ás anisotropias da radiação cósmica de fundo permite-nos concluir que o Universo é plano pelo que a sua densidade de energia será igual à chamada densidade-crítica. Matéria escura e a matéria ordinária juntas totalizam cerca de 30%. Por outro lado, a determinação da relação distância-luminosidade nas supernovas de tipo IA indica que o Universo está se expandindo exponencialmente. A aceleração atípica é atribuída à presença dessa energia escura que totalizam incríveis 70%!!. Do ponto de vista observacional é fundamental determinar se a densidade de energia escura é constante no tempo ou dinâmica, variando muito lentamente no tempo.Evidência observacional para a existênciade energia escuraPara determinar se a taxa de expansão do Universo está a aumentar ou diminuir, os astrônomos comparam a “enorme” luminosidade proveniente da explosão de supernovas do tipo IA, os seus aspectos e curvas de luz são semelhantes permitindo conhecer a sua luminosidade intrínseca (independente da distância) . Se a gravidade estivesse a provocar a diminuição da taxa de expansão do Universo a distância entre uma galáxia observada distante seria menor e a galáxia devia parecer mais brilhante do que se a expansão estivesse a ocorrer a uma taxa constante. O que foi observado foi justamente o contrário : as supernovas distantes eram cerca de 20% menos brilhantes do que o que seria de esperar se a taxa de expansão fosse constante, indicando que desde há alguns milhares de milhões de anos a taxa de expansão do universo está a aumentar.Não sabemos o que é energia escura, ou porque ela existe. Por outro lado, a teoria da partícula nos diz que, ao nível microscópico, até mesmo um perfeito vácuo quântico é uma fonte natural de energia escura. Uma nova teoria da física das partículas é necessária para explicar este processo físico.Ferramentas para uma revolução científicaNa física de partículas dados apontam para um outro componente do misterioso espaço vazio, o campo de Higgs, que dá a partículas a propriedade da massa. Sem o campo Higgs, elétrons iriam voar à velocidade da luz, e átomos desintegrariam instantaneamente. A energia escura e o campo de Higgs estão relacionados? A descoberta da Supersimetria ( princípio que liga a propriedade da partícula com seu spin) possivelmente forneceria a prova de uma possível conexão. A Supersimetria proporciona tanto um contexto natural para o campo Higgs e uma possível explicação para o pequeno, mas finito valor da energia escura. Embora Einstein inicialmente tenha proposto uma constante cosmológica que poderia explicar a energia escura, é a quantidade de energia escura que é difícil de compreender. A fonte natural de um tal campo repulsivo, as flutuações do vácuo quântico, dá uma densidade de energia escura 10 120 vezes maior do que as já observadas.Já existe um programa de grande alcance no local para estudar as propriedades da energia escura. As medições de amplitude e as flutuações cósmicas de fundo de microondas( WMAP), combinadas com dados de instalações no mundo astronômico, especialmente medições de supernovas, sugerem que a energia escura é coerente com uma constante cosmológica. Futuras medições de supernovas, lentes gravitacionais e aglomerados de galáxias irão revelar definitivamente como a energia escura se comporta como constante cosmológica de Einstein ou como alguma nova substância que muda com o tempo com a evolução do universo.Para determinar o que é a energia escura e o por quê dela existir, exige a conexão da realidade do macro das galáxias e do universo com o fundamental microcosmo da física quântica. Na escala microscópica, físicos conhecem há muito tempo que o "vazio" do espaço não é vazio, que é preenchido por um campo que dá aos quarks e léptons suas massas. No Modelo Padrão, este campo é chamado de Higgs; as experiências no LHC ( Grande Colisor de Hádrons) nos ajudarão a entender melhor esse campo. LHC é o maior e mais complicado experimento da física de partículas já visto, o experimento que começou no dia 10 de setembro nesta primeira fase o sistema de aceleração tem energia de 450 GeV, e ainda para este ano está planejado um aumento para 5TeV, com previsão de em 2009 atingir a energia para o qual o sistema foi projetado, que é de 7 TeV, e aí a mágica acontece ao adentrarmos no reino da física da tera-escala, que entra em ação quando duas partículas elementares se chocam com energia combinada de cerca de trilhões de elétrons-volts, ou 1 tera-elétron-volt. Os processos de teste e certificação do sistema começaram com um resfriamento dos 1600 magnetos a uma temperatura de 1,9 K (-271,25 °C), o que levou 2 meses para ser completado.Bóson de HiggsOs famosos aceleradores Proton Synchrotron e o Super Proton Synchrotron que integram o LHC levam os prótons a 99,99975% da velocidade da luz. O LHC incrementa a energia dos prótons em aproximadamente 16 vezes e os faz colidir 30 milhões de vezes por segundo, por encríveis 10 horas!!. E aí os prótons se chocam no centro dos detectores as partículas geradas espalham-se em todas as direções. Para capturá-las, o Atlas e o CMS (dois dos quatro gigantescos detectores do LHC) possuem inúmeras camadas de sensores superpostas, que deverão verificar as propriedades dessas partículas, medir suas energias e descobrir a rota que elas seguem.O maior interesse dos cientistas é descobrir o Bóson de Higgs, a única peça que falta para montar o quebra-cabeças que explicaria a "materialidade" do nosso universo. Por muito tempo se acreditou que os átomos fossem a unidade indivisível da matéria. Depois, os cientistas descobriram que o próprio átomo era resultado da interação de partículas ainda mais fundamentais. E eles foram descobrindo essas partículas uma a uma. Entre quarks e léptons, férmions e bósons, são 16 partículas fundamentais: 12 partículas de matéria e 4 partículas portadoras de força.A Partícula de HiggsO problema é que, quando consideradas individualmente, nenhuma dessas partículas tem massa. Ou seja, depois de todos os avanços científicos, ainda não sabemos o que dá "materialidade" ao nosso mundo. O Modelo Padrão, a teoria básica da Física que explica a interação de todas as partículas subatômicas, coloca todas as fichas no Bóson de Higgs, a partícula fundamental que explicaria como a massa se expressa nesse mar de energias. É por isso que os cientistas desgraçadamente a chamam de "Partícula de Deus" para desgosto do grande descobridor da partícula físico escocês Peter Higgs que é ateu, e que está ansioso para abrir a garrafa de champanhe guardada há 40 anos!. "Eu acho embaraçoso “o apelido” porque, embora eu não seja religioso, é o tipo de mau uso de terminologia que pode ofender algumas pessoas", já disse ele uma vez, ( concordo plenamente tendo em vista por não ser religiosa, o mal emprego e as ações interjectivas realmente irritam um pouco por não corresponder com a realidade, hehe sem ofender niguém é claro!, mas, vamos voltar a fazer ciência não é mesmo! =), porque querendo ou não sem ela nós nunca poderemos nos perpetuar para além do planeta, e não extinguindo-nos injustamente, um final um tanto triste para uma civilização potencialmente inteligente, é a nossa missão). Não resisti e precisava postar essa que é uma das fotos mais odisséicas que já vi, a do lançamento da Space Shuttle vista da ISS (Estação Espacial Internacional) é de comover, mostra o quão frágeis e preciosos somos. Me estendi um pouco, mas voltando =).O Modelo Padrão tem um enorme poder explicativo. Toda a nossa ciência e a nossa tecnologia foram criadas a partir dele. Mas os cientistas sabem de suas deficiências. Essa teoria cobre apenas o que chamamos de "matéria ordinária", essa matéria da qual somos feitos e que pode ser detectada por nossos sentidos.Mas, se essa teoria não explica porque temos massa, fica claro que o Modelo Padrão consegue dar boas respostas sobre como "a coisa funciona", mas ainda se cala quando a pergunta é "o que é a coisa". O Modelo Padrão também não explica a gravidade. E não pretende dar conta dos restantes 95% do nosso universo, presumivelmente preenchidos por outras duas "coisas" que não sabemos o que são: a energia escura e a matéria escura (apesar de já termos ciência de que a matéria escura sejam WIMPs – weakle interacting massive particles ( partículas de grande massa que interagem fracamente) mas ainda não foram detectadas experimentalmente.É por isso que se coloca tanta fé na “Partícula de Deus”. Ela poderia explicar a massa de todas as demais partículas. O próprio Bóson de Higgs seria algo como um campo de energia uniforme. Ao contrário da gravidade, que é mais forte onde há mais massa, esse campo energético de Higgs seria constante. Desta forma, ele poderia ser a fonte não apenas da massa da matéria ordinária, mas a fonte da própria energia escura.Em dois ou três anos saberemos se a teoria está correta ou não. Ou, talvez, nos depararemos com novo setor fundamental da física. O LHC fará muitas descobertas ao atingir a energia para o qual o sistema foi projetado, que é de 7 TeV no ano que vem. O que nos espera no território da tera-escala. Niguém sabe. Mas fenômenos completamente novos certamente estão a ponto de se manifestar. Este novo setor pode abrir um leque de muitas novas partículas interações um mundo todo novo ,( ou literalmente “brane new world” como citaria Sthepen Hawking mas isso já é estória para outro post), que exigirá novas teorias, novos equipamentos e novas descobertas.Mas é como eu havia dito antes, quem disse que é o final do filme?, é apenas o final de uma seqüência de vários incansáveis filmes sem final ainda escrito, e espero que nunca terminado, pois quanto mais demorada é a busca mais sábios nós ficamos.fonte: http://uslhc.us/LHC_Science/Questions_for_the_Universe/Dark_Energy