Somos uma pequena assimetria

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Por que há algo ao invés de nada? É uma questão filosófica imemorial que a ciência não responde e pode nunca responder, justamente porque a pergunta é em si mesma passível de um sem número de interpretações, e em ciência (e no melhor da ficção), por vezes formular a pergunta corretamente pode ser tão ou mais importante que obter a resposta.

Ontem mesmo, no entanto, cientistas chegaram um pouco mais perto de responder à questão em sua formulação relacionada à física de partículas. Pois físicos de partículas vêm há décadas acelerando e colidindo átomos e seus componentes a energias cada vez maiores, observando um caleidoscópio de matéria e energia se reorganizando e produzindo uma grande variedade de produtos.

O detalhe é que se reorganizam comumente na forma de pares de partículas e anti-partículas, respeitando uma simetria, uma paridade. Há uma grande beleza nisso, em que toda partícula de matéria possui uma anti-partícula, e se uma colidir com a outra, ambas transformam-se novamente em “energia pura”, em fótons sem massa. Você não gostaria de apertar as mãos de um anti-você, a explosão resultante provavelmente poderia ser vista de outras galáxias.

Não é preciso se preocupar, porque não só não há anti-vocês andando por aí, não há qualquer evidência de que existam grandes aglomerações de anti-matéria em qualquer lugar no Universo. Se houvesse, sua eventual colisão com matéria, ou as fronteiras entre matéria e anti-matéria emitiriam enormes quantidades de energia sob a forma de radiação. Por algum motivo, praticamente toda a matéria que conhecemos é… matéria. A anti-matéria se forma ou é vista apenas em pequenas quantidades fugazes que costumam logo se aniquilar com matéria. Nós sequer sabíamos que existia até que fosse prevista teoricamente e então finalmente detectada no século passado. O que nos leva à questão mais específica:

Por que há matéria ao invés de anti-matéria? Ou pelo menos, por que não haveria iguais quantidades de cada tipo de matéria, em diferentes partes do Universo?

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Um bilhão e um

Bem, temos algumas pistas. Para cada próton que vemos há cerca de dois bilhões de fótons em nosso Universo, isto é, vivemos em um mundo dominado por fótons, radiação eletromagnética viajando à velocidade da luz por todo o canto, em uma proporção esmagadora em relação à matéria. Lembra-se de que quando um próton colide com um anti-próton, o resultado são dois fótons de luz?

A cosmologia sugere assim que após o Big Bang, formaram-se grandes quantidades de matéria e anti-matéria, mas elas logo se aniquilaram, produzindo o Universo dominado por radiação em que vivemos. Imagine a cena: um bilhão de prótons aniquilaram um bilhão de anti-prótons produzindo dois bilhões de fótons… para cada um dos próton de cada átomo que você vê, e que constitui nossa própria massa. E toda essa ação se daria depois do evento ainda mais fantástico que seria o Big Bang e seus primeiros momentos em si mesmos. Vemos ecos destes eventos sob a forma de radiação.

Se toda a matéria tivesse sido aniquilada por toda a anti-matéria, contudo, só restariam fótons, haveria apenas radiação. Não é o que vivemos, e como vimos, há dois bilhões de fótons para cada próton, contudo ainda temos prótons. Isso sugere que para cada um bilhão de anti-prótons produzidos nos primeiros instantes do Universo, teriam sido produzidos um bilhão e um prótons. Um próton a mais. Uma pequena, ínfima assimetria, responsável por nossa existência. Assim, a resposta mais simples da cosmologia para “por que há matéria ao invés de anti-matéria” é simplesmente a de que “havia uma ínfima parcela a mais matéria do que anti-matéria”.

Uma espécie de porque sim, é bem verdade. Modelos de física de partículas vêm buscando explicar esta assimetria, mas há diversos modelos em consideração, enquanto ainda estamos longe de uma “Teoria de Tudo” (1994, ed. Zahar), que é aliás, o título do livro do físico John Barrow que usei como referência aqui.

Se a física teórica ainda não responde a contento à pergunta, a física de partículas, através desses cientistas e seus aceleradores, ao menos parece ter constatado algo muito importante.

Analisando oito anos e centenas de experimentos realizados no acelerador Tevatron norte-americano, descobriram uma diferença de 1% entre os pares de múons e anti-múons gerados a partir do decaimento de partículas conhecidas como B-mésons.

Isto é, ainda que não saibamos explicar a assimetria que responderia pelo Universo de matéria em que vivemos, sim foi demonstrado que as teorias cosmológicas não só parecem válidas como, por algum motivo, até hoje, mais de 13 bilhões de anos depois, ainda parece haver uma assimetria que garante a formação de matéria em uma proporção levemente maior do que a de anti-matéria.

Ainda não se respondeu à pergunta de por que há algo ao invés de nada, mas o fascinante é descobrir que há muito, muito pouco de matéria ao invés de nada. Nosso Universo possui sim uma sutil assimetria, e toda a massa das centenas de bilhões de estrelas que vemos brilhando, e todos os planetas que devem orbitá-las, incluindo o nosso, é o que restou desta ínfima diferença de um para um bilhão.

Majestosa imperfeição. [via Eternos Aprendizes: Por que existimos? A supremacia da Matéria sobre a Antimatéria foi finalmente medida e comprovada]

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Discussão - 6 comentários

  1. Chloe disse:

    Olá Kentaro,
    gostei muito dessa postagem. ; )
    Essa questão da assimetria é fascinante mesmo!
    Lembrei-me de uma entrevista do Marcelo Gleiser ao Correio Brasiliense, onde ele fala um pouquinho sobre assimetria x teoria final, nas palavras dele:
    ‘Então, depois de anos de reflexão e pesquisa nessa área, eu comecei a ver que essa busca por uma teoria final era mais uma crença do que uma realidade científica.’

    ‘A natureza cria por meio de suas imperfeições. Eu acho que esta é uma das lições mais importantes a serem aprendidas. Que não é na simetria, na perfeição, que nós vamos encontrar a verdade, mas, sim, focando nas diferenças que desvendaremos os mecanismos criativos da natureza.’

    E tem uma outra frase que chamou minha atenção nessa entrevista:
    ‘O que todas as pessoas precisam saber é que a ciência é uma construção humana, é uma criação nossa, por isso ela explica o mundo da melhor maneira que a gente pode. Isso significa que, como somos criaturas limitadas, as nossas explicações do mundo também são limitadas.’
    http://marcelogleiser.blogspot.com/2010/03/entrevista-correio-brasiliense.html
    Valew! Abç. ; )
    C.

  2. raph disse:

    “Lembra-se de que quando um próton colide com um anti-próton, o resultado são dois fótons de luz?”
    De certa forma, realmente fez-se a luz.
    E, quem sabe, talvez a “perfeição” esteja nas pequenas assimetrias…
    Abs
    raph

  3. Kentaro Mori disse:

    Obrigado, Chloe! E essas citações do Gleiser refletem exatamente a idéia do post.
    Eu pensei em citar no post as idéias do físico Victor Stenger, que enfatiza e explora mais a fundo as simetrias — e pequenas assimetrias — nas “leis” da natureza. Decidi por não mencionar para não desviar demais da idéias central, mas é um tema fascinante:
    http://www.colorado.edu/philosophy/vstenger/fallacy.html
    Abs

  4. Sibele disse:

    Excepcional, como sempre, Kentaro!
    E agora que em breve, breve, você terá em mãos o livro “Criação Imperfeita”, do Gleiser, que levou de lambuja no Prêmio Bê Neviani, estou vendo que logo, logo, teremos mais posts sobre essa temática, certo? :D

  5. Kentaro Mori disse:

    hahaha vou tentar, Sibele! E obrigado outra vez, por tudo!

  6. Chloe disse:

    Olá Kentaro!
    eu vi o link que vc indicou.
    Parece bem interessante mesmo.
    Pena que não tem o livro todo… : \
    Abç. ; )
    C.

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