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Mais um tema interessante publicado pela Inovação
Tcnológica de 11/08/2014
Impressão artística de uma vista do Sol a partir do Cinturão de Kuiper, onde está localizado o UX25.[Imagem: JHUAPL/SwRI]
Laboratório cósmico
Um candidato a planeta-anão, chamado UX25, e sua
pequena lua, podem fornecer a primeira evidência
experimental de um novo modelo cosmológico que
inclui a antigravidade.
O modelo dispensa conceitos como matéria escura,
energia escura e inflação cósmica.
A proposta de testar essa nova teoria observando o
movimento dos dois objetos na borda do sistema
solar foi anunciada por Alberto Vecchiato e Mario
Gai, do Observatório Astrofísico de Turim, na Itália.
Em 1915, a ainda desconhecida Teoria Geral da
Relatividade, de Albert Einstein, recebeu um grande
impulso de credibilidade quando foi usada para
explicar uma discrepância na órbita de Mercúrio que
não poderia ser explicada apenas pela física
newtoniana.
Agora, quase um século depois, Vecchiato e Gai
calculam que o UX25 e seu minúsculo satélite - que
orbitam o Sol no cinturão de Kuiper, além de Netuno
- podem ser usados como um "laboratório natural"
para testar esse modelo do Universo - para nós tão
novo e ambicioso quanto a relatividade pareceu aos
colegas de Einstein no início do século passado.
Dipolos gravitacionais virtuais
Desenvolvido pelo físico Dragan Hajdukovic, do
CERN, o modelo - chamado Dipolos Gravitacionais
Virtuais - é baseado no conceito de que o espaço
vazio - também conhecido como vácuo quântico -
não é de todo vazio. Em vez disso, o vácuo quântico
é formado por "matéria virtual" e partículas de
antimatéria que constantemente pululam entre a
A ideia de Hajdukovic é que essas partículas têm
cargas gravitacionais opostas, semelhantes a cargas
elétricas positivas e negativas. Ele prevê ainda que,
na presença de um campo gravitacional, as
partículas virtuais do vácuo quântico vão gerar um
campo gravitacional secundário que tem um efeito
amplificador.
Teoria desenvolvida por físicos brasileiros prevê que a energia do vácuo quântico pode ser "acordada" por uma estrela de nêutrons. [Imagem: NASA/CXC/CfA/P. Slane et al.]
O resultado final é que as galáxias e outros objetos
parecerão ter campos gravitacionais mais fortes do
que seria previsto apenas pela massa de suas
estrelas - uma discrepância que a maioria dos
astrônomos explica invocando uma substância
hipotética e misteriosa conhecida como matéria
escura.
No novo modelo do Universo de Hajdukovic,
também não há necessidade da energia escura, a
enigmática força que os cientistas acham que está
fazendo com que o Universo se expanda em um
ritmo acelerado - se as partículas virtuais têm cargas
gravitacionais, então o próprio espaço-tempo possui
uma pequena carga que faz com que os objetos
tenham uma repulsão mútua natural.
Sua teoria pode também dispensar a necessidade
da inflação cósmica, um inchaço instantâneo no
início do universo, quando o espaço-tempo teria se
expandido mais rápido do que a velocidade da luz.
Além da relatividade
Hajdukovic já havia sugerido que sua teoria poderia
ser testada se fosse encontrado um pequeno
planeta com um satélite, ambos com uma órbita
elíptica em torno do Sol. O sistema precisa estar
localizado longe do Sol e outros corpos maciços que
exerçam forte influência gravitacional.
Agora, Vecchiato e Gai sugerem que o modelo de
Hajdukovic pode ser testado usando telescópios
terrestres e espaciais para observar o sistema UX25
- que está cerca de 43 vezes mais longe do Sol do
que a Terra.
Até agora, todas as tentativas de encontrar sinais da matéria escura falharam. A busca pela Energia Escura continua. [Imagem: Matt Kapust/SURF]
"As propriedades dos vácuos quânticos descritos na
teoria de Hajdukovic imporiam uma força
[gravitacional] adicional sobre o UX25, perturbando
a órbita do sistema," explicou Vecchiato.
O modelo de Hajdukovic prevê que a "taxa de
precessão", uma oscilação da pequena lua ao redor
do planeta-anão, deve ser maior do que é previsto
pela física clássica.
Enquanto a física newtoniana prevê uma taxa de
precessão de 0,0064 arco-segundo - pequena
demais para ser observada com os métodos atuais -
a teoria de Hajdukovic prevê que a taxa de
precessão deve ser de 0,23 arco-segundo por
período - algo detectável pelo telescópio espacial
Hubble e pelo Telescópio Espacial James Webb,
ainda a ser lançado.
De acordo com Vecchiato e Gai, um grande
telescópio terrestre, como o VLT (Very Large
Telescope), no Chile, também pode ser capaz de
fazer as observações necessárias do UX25.
Quântica cósmica
Evidências observacionais para a teoria de
Hajdukovic resultariam em uma mudança dramática
na forma como os astrônomos e astrofísicos
observam e explicam o Universo, disse Gai.
"A maioria dos cientistas hoje acha que a física
quântica é restrita ao mundo microscópico... Neste
caso, o comportamento microscópico natural do
espaço vazio resultaria em um efeito cumulativo de
longo alcance atuando até escalas cósmicas,"
concluiu ele.
Vejam também estes temas correlatos;
A Inovação Tecnológica - 25/11/2008 apresentou esta
notícia;
Confirmado: a matéria é resultado de flutuações do vácuo quântico.
A teoria de que a matéria não tem fundações tão
firmes quanto sugerem termos como "concreto" e
"sólido" não é tão nova. Mas esta é a primeira vez
que os cientistas conseguiram demonstrar que a
matéria se origina de meras flutuações do vácuo
quântico.
Modelo Padrão da Física
Uma equipe internacional de físicos demonstrou de
forma conclusiva que o Modelo Padrão da física das
partículas - a teoria que descreve as interações
fundamentais das partículas elementares para formar
toda a matéria visível no universo - explica com
precisão a massa dos prótons e dos nêutrons.
[Imagem: Forschungszentrum Julich/Seitenplan/NASA/ESA/AURA-Caltech]
"Mais de 99% da massa do universo visível é
formado por prótons e nêutrons," afirma o estudo,
publicado na revista Science. "Esses dois tipos de
partículas são muito mais pesados do que os quarks
e glúons que as constituem, e o Modelo Padrão da
física deve explicar essa diferença."
O que faz com que a matéria seja matéria?
Cada próton e cada nêutron é formado por três
quarks. Ocorre que esses três quarks juntos
respondem apenas por 1% da massa de todo os
prótons ou nêutrons. A explicação conclusiva que
faltava era: Então, o que responde pelo restante da
massa dessas partículas? Em outras palavras, "O
que faz com que a matéria seja matéria?"
O Dr. Andreas S. Kronfeld explica que, como os
núcleos atômicos formam quase todo o peso do
mundo, e como esses núcleos são compostos de
partículas chamadas quarks e glúons, "os físicos
acreditam há muito tempo que a massa do núcleo
atômico tem sua origem na complicada forma com
que os glúons se ligam aos quarks, conforme as leis
da cromodinâmica quântica (QCD - Quantum
ChromoDynamics)."
Partículas virtuais
Os glúons são uma espécie de "partículas virtuais,"
que surgem e desaparecem de forma aleatória. O
campo formado por essas partículas virtuais seria
responsável pela força que une os quarks - a
chamada força nuclear forte.
Ocorre que, como o número de interações reais e
virtuais entre quarks e glúons é estimada na casa
dos trilhões, é incrivelmente difícil, ou até mesmo
impossível, usar as equações da QCD
(cromodinâmica quântica) para calcular a força
nuclear forte.
Os pesquisadores então criaram uma nova técnica,
batizada por eles de Rede QCD, na qual o espaço é
representado na forma de uma rede discreta de
pontos, como os pixels de uma tela de computador.
Este modelo permitiu que os cientistas
incorporassem toda a física necessária e deu a eles o
controle das aproximações numéricas e da taxa de
erros nos cálculos da massa dos hádrons - prótons,
nêutrons e píons.
A rede QCD reduz toda a complexidade das
equações virtualmente insolúveis em um conjunto
de integrais, que puderam ser programadas para
solução em um programa de computador.
Isto permitiu que, pela primeira vez, os físicos
incluíssem em seus cálculos as interações quark-
antiquark, uma das maiores complexidades da força
nuclear forte. Agora, além dos glúons, eles sabem
que a massa dos quarks-antiquarks se origina da
flutuação do vácuo quântico.
Diferença entre acreditar e saber
Conforme os pesquisadores, agora é possível
eliminar a expressão "os físicos acreditam",
substituindo-a por "os físicos sabem", quando o
assunto é a QCD.
Segundo o Dr. Kronfeld, os cálculos revelaram que,
"mesmo se a massa dos quarks for eliminada, o
massa do núcleo não varia muito, um fenômeno
algumas vezes chamado de 'massa sem massa'."
Toda a matéria do universo é virtual
A forma como a natureza cria a massa dos quarks é
um dos assuntos de maior interesse dos físicos que
irão trabalhar no Grande Colisor de Hádrons, o LHC,,
que deverá começar a funcionar em 2009.
O LHC vai tentar confirmar experimentalmente a
existência do chamado campo de Higgs, que explica
a massa dos quarks individuais, dos elétrons e de
algumas outras partículas. Ocorre que o campo de
Higgs também cria a massa a partir das flutuações
do vácuo quântico.
Ou seja, com a atual confirmação de que a massa
dos glúons e quarks-antiquarks tem sua origem na
flutuação do vácuo quântico, se o LHC confirmar a
existência do campo de Higgs, então a conclusão
inevitável será de que toda a matéria do universo é
virtual, originando-se de meras flutuações de
energia.
A edição da Inovação Tecnológica - 23/06/2014 complementarmente traz;
Descoberta sobre sinais do Big Bang é contestada
Veja a reportagem original para entender melhor o argumento sobre a detecção das ondas gravitacionais que seriam resquícios da inflação cósmica.[Imagem: Yinweichen/Wikipedia]
Inflação de resultados
Em Março deste ano, uma equipe de astrofísicos
norte-americanos anunciou ter detectado ondas
seriam a primeira comprovação experimental da
inflação cósmica e, além disso, confirmariam uma
"profunda conexão entre a mecânica quântica e a
relatividade geral".
Não por acaso, os resultados foram saudados como
a "descoberta do século".
Mas não demorou muito para que outros
pesquisadores começassem a apontar falhas no
método utilizado pelos pesquisadores do
observatório BICEP2 (Background Imaging of
Cosmic Extragalactic Polarisation), um
radiotelescópio instalado no Pólo Sul.
Agora, finalmente o estudo foi publicado em uma
revista científica, no qual a equipe sustenta seus
resultados, mas admite que todo o efeito detectado
pode ser devido à poeira cósmica da nossa própria
galáxia.
Em Março, a equipe afirmava ter encontrado indícios
- eles chamaram de "primeira evidência direta" - da
inflação cósmica, a expansão exponencial do
Universo que teria ocorrido na primeira fração de
segundo após o Big Bang.
Esses indícios apareceram na forma de um padrão
de polarização, chamado "modos-B", na radiação
cósmica de fundo, que os pesquisadores
interpretaram como sendo produzido por ondas
gravitacionais primordiais, ondulações no espaço-
tempo criadas pelo surto de crescimento do
Universo - veja mais detalhes do mecanismo na
reportagem:
Uso de dados preliminares
Contudo, dando razão aos críticos, a equipe do
BICEP2 agora admite que esses padrões de
polarização podem ter sido gerados pela poeira
cósmica presente na nossa galáxia - a poeira
cósmica, restos de estrelas que explodiram e mesmo
alguns corpos celestes podem polarizar a luz no
mesmo padrão que eles detectaram.
Todo o argumento inicial começou a ser desmontado
quando a equipe do telescópio espacial Planck fez
um anúncio preliminar dos seus próprios resultados
- que se espera serem mais precisos - e mostrou
que o peso representado pela poeira cósmica na
geração da polarização era muito maior do que eles
haviam considerado.
A equipe do Planck não mostrou dados referentes à
região do céu pesquisada pela equipe do BICEP2,
que então admitiu ter usado dados de uma
apresentação em formato pdf feita anteriormente
pela equipe do Planck durante uma conferência, sem
ter tido acesso aos dados originais.
Este é o mapa produzido pela equipe do BICEP2, mostrando a polarização de modos-B que seria causada pelas ondas gravitacionais primordiais - agora eles admitem que uma porção ainda incerta dela é produzida pela poeira disseminada pela galáxia. [Imagem: BICEP2 Collaboration]
Sintomaticamente - talvez para ter tempo de revisar
melhor os dados - a equipe do Planck retirou de sua
nova apresentação a porção do céu que a equipe do
BICEP2 usou.
"Embora estes artigos [da equipe do Planck] não
ofereçam informações definitivas sobre o nível de
contaminação por poeira em nosso campo [parte do
céu que a equipe analisou], eles sugerem que a
contaminação pode muito bem ser superior a
qualquer um dos modelos considerados," escreveu a
equipe do BICEP2 na versão do seu artigo que
agora foi publicada.
Mensuração da incerteza
De qualquer forma, ainda que a "descoberta" agora
pareça se transformar em poeira, o estudo está
longe de perder sua importância, tendo chamado a
atenção para uma possibilidade real de detecção
das ondas gravitacionais primordiais.
Com isso, nada menos do que oito experimentos
estão neste momento fazendo suas próprias
medições e tentando eliminar as incertezas do
BICEP2.
A maior expectativa gira em torno dos estudos da
equipe do Planck, que deverá apresentar seus
resultados definitivos - incluindo a área estudada
pelo BICEP2 - em outubro.
A grande pergunta que deverá ser respondida por
estes novos estudos é: Qual o percentual da
polarização de modos-B detectada pode ser
atribuído à poeira cósmica?
Somente esse número dirá se a polarização de
modos-B pode ou não ser considerada indicativa de
alguma coisa.
http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=descoberta-sobre-sinais-big-bang-contestada&id=010130140623#.U_ALZ8VdUl8
Teorias estão aí para serem contestadas ou
confirmadas, não é verdade...
Todos créditos a Revista Inovação Tecnológica estão
indicados no final de cada uma das matérias.
J.A.
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