Por que a gravidade é a força mais fraca do universo?
Existem quatro forças fundamentais no universo.
Uma delas é a força nuclear forte, uma espécie de supercola que mantém as partículas do núcleo de um átomo unidas. As partículas responsáveis pela existência dessa força são os glúons.
A segunda é a força nuclear fraca, responsável por causar muita confusão no mundo subatômico, chegando muitas vezes a expulsar partículas do interior dos átomos, causando a radiação. E mesmo assim, essa força é cerca de 100 mil vezes mais fraca que a força nuclear forte. As partículas responsáveis pela sua existência são os bósons da força fraca.
A terceira força é o electromagnetismo, carregada por partículas denominadas fótons. É a segunda maior força, perdendo somente para a nuclear forte. Quando tocamos em algo, o que acontece é uma troca de fótons entre nossa mão e o objeto, causada pela repulsão electromagnética. Essa força também é responsável por manter os elétrons ao redor do núcleo de um átomo. Ela também comanda as reações químicas dos átomos e moléculas.
Por fim, a nossa tão conhecida gravidade. A força que derrubou a maçã sobre a cabeça de Newton é a mesma que mantém todos os planetas do sistema solar ao redor do Sol. É a mesma que mantém nossos corpos sobre o chão. E é a mesma que tem causado dor de cabeça nos físicos há várias décadas.
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Juntas, essas quatro forças são as responsáveis pela existência do universo como ele é. Se alguma delas fosse pouco mais forte, ou pouco mais fraca, possivelmente nosso universo não teria condições de abrigar planetas, nem estrelas, nem vida… Seria somente um monótono mar de energia, nada que valha a pena ver.
Nesse artigo, falaremos sobre a gravidade. Embora seja a mais familiar, é a mais misteriosa de todas as forças. Mais precisamente, iremos falar sobre os grávitons, as hipotéticas partículas responsáveis pela transmissão da gravidade pelo universo.
Contudo, até hoje nenhum gráviton foi detectado. Será que ele existe mesmo? Pergunte a qualquer físico e ele dirá que sim. Sem ele, muitas de nossas teorias podem ser falhas.
Embora não pareça quando levamos um tombo, a gravidade é a força mais fraca da natureza. Ela é nada menos que mil bilhões de bilhões de bilhões de bilhões de vezes mais fraca que o electromagnetismo (ou o número 1 seguido de 39 zeros).
De acordo com a Teoria-M (sucessora da Teoria das Cordas), que é a teoria mais aceita quando se fala em uma unificação da relatividade com a física quântica, nosso universo possui 11 dimensões, tão pequenas que são invisíveis.
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Ainda de acordo com essa teoria, nosso universo não é o único, mas sim parte de um conjunto denominado Multiverso que engloba outros zilhões de universos. Para muitos físicos, os grávitons são as únicas coisas no universo, ou melhor, no multiverso, capazes de viajar por vários universos de modo livre.
Segundo os físicos, isso explica por que a gravidade é a força mais fraca da natureza. Ela na verdade está diluída entre muitos outros universos, e por isso parece tão fraca para nós, mas na verdade não é.
Matéria escura
Mas não é só. De acordo com os pesquisadores, o fato da gravidade estar distribuída entra muitos outros universos pode explicar o mistério da matéria e energia escura. Afinal de contas, ninguém sabe de onde é proveniente cerca de 80% da gravidade do universo. Não existem planetas, estrelas, buracos negros nem quasares em quantidade suficiente para gerar tanta gravidade que podemos calcular. Além do mais, não sabemos a real natureza da força que está por trás da aceleração da expansão do universo.
Será que a gravidade de outros universos é quem está agindo sobre nosso universo, fazendo o se expandir? E qual será que a verdade por trás da ideia de multiversos?
Não sabemos. Por enquanto ninguém pode provar muita coisa. Mas o que importa mesmo é a luta para decifrar os mistérios do universo, principalmente quando sua solução está longe.
Os 7 elementos do universo
Antigamente, todos acreditavam que o átomo era a menor partícula existente, e que era indivisível. Mas com os avanços da ciência, os físicos conseguiram dividir o átomo e descobriram que este é formado por partículas menores, denominadas partículas subatômicas. As leis da física clássica não podem ser aplicadas nesse estranho universo quântico, e é aí que entra em cena uma física relativamente nova: a mecânica quântica, que explica o bizarro e intrigante muito dessas partículas nada convencionais, mas que são os pilares de todo o universo, ou seja, tudo no universo, desde suas mãos até a mais distante estrela é composta por partículas extremamente pequenas.
Nesse artigo, vamos falar sobre as 7 partículas subatômicas fundamentais, iniciando pelo neutrino e terminando numa enigma que acaba fazendo com que a ciência pareça tão limitada como na Grécia Antiga. Bem-vindo ao caótico mundo subatômico.
Neutrino
A cada segundo, mais de 100 bilhões de partículas denominadas neutrinos provenientes do espaço atravessam seu corpo numa velocidade próxima à da luz, e sabe o que isso significa em termos práticos? Felizmente nada, ou quase. Isso porque o neutrino é a partícula mais leve que existe e praticamente não interage com as outras coisas. Ele se origina quando um próton se transforma num nêutron (ou vice-versa) e tal fenômeno é comum dentro do Sol (aqueles bilhões de neutrinos são provenientes de lá).Você também produz neutrinos, embora que bem menos que nossa estrela. A transformação do próton para o elétron acaba gerando uma sobra de energia, que se converte em massa, e origina um novo e levíssimo neutrino.
Mas ainda bem que nem todos os elementos que formam o universo são fantasmagóricos e anti-sociais.
Elétron
Assim como o neutrino, o elétron é também nômade, embora que nem tanto. O primo gordo do neutrino mora na periferia de um átomo, denominada eletrosfera, e dentro do mundo subatômico, a casa do elétron é gigantesca. Assim como os neutrinos, os elétrons possuem pouca massa e são responsáveis por vários efeitos elétricos, é graças à ele que você pode acender uma lâmpada e ler esse texto. Tal partícula subatômica foi a primeira a ser descoberta (1897) e hoje é considerado um elemento fundamental do universo.
Quark
Os prótons e nêutrons são partículas que não são elementares (eles formam o núcleo de um átomo), pois são formados por quarks. Cada próton e nêutron possui 3 quarks, e esses 3 quarks são amigos inseparáveis, sempre andam juntos. Ninguém conseguiu observar um quark solitário. Eles trocam carga elétrica o tempo todo, num desfile frenético dentro do átomo. Mas existem outros tipos de quarks, veja abaixo todos:
- Up – É o mais leve dos quarks. Cada próton possui dois up em seu interior. Cada nêutron, um.
- Down – Faz dupla com o up na constituição da matéria. Cada próton tem um down e cada nêutron, dois.
- Charm– Maior que o up e o down, só aparece em aceleradores de partículas, por um milionésimo de milionésimo de segundo.
- Strange– Par do charm, é também pesado demais para se manter inteiro na natureza. Existiu somente nos primórdios do universo.
- Top – O mais pesado dos quarks, tem massa igual à de um átomo de ouro. Nos aceleradores, sobrevive por apenas 0,0000000000000000000001 segundo.
- Bottom – Também é pesado demais para existir hoje. Nos aceleradores, dura apenas um milionésimo de milionésimo de segundo.
Os quarks estão confinados em seu grupo por uma força muito grande, que impede um deles de se isolar do grupo. Tal força é formada pela próxima partícula.
Glúon
Os glúons rondam cada quark dentro de um próton e nêutron e são responsáveis pela troca de carga elétrica entre eles. Eles funcionam como uma mola, deixando os quarks livres quando estão próximos ao centro do grupo, mas puxam violentamente quando um deles se afasta. A força gerada pela interação do glúon e do quark é a mais forte do universo, quase infinitamente mais forte que a gravidade, tal força é a denominada força nuclear forte, uma das quatro forças fundamentais da natureza. Entretanto, essa força não é infalível, e quando a cola (glúon) arrebenta, o núcleo do átomo se desfaz, gerando a fissão nuclear ou o decaimento radioativo. Tal desordem é causada pela próxima partícula.
Bósons da força fraca
São os valentões da escolha: grandes e pesadas partículas, que passam o dia maltratando os quarks, elétrons e neutrinos. A gangue é formada por 3 integrantes: os bósons W-, W+ e Z, todos 86 vezes mais pesados que um próton. Eles causam muita confusão no mundo subatômico, chegando até a expulsar partículas do interior dos átomos (a radiação), e mesmo com tanta violência, a gangue é 100 mil vezes mais fraca que a força nuclear forte. Essa é a força nuclear fraca, e se originou da separação de um bando muito maior e mais poderoso. Nos primórdios do universo, esses bósons estavam ligados à essas partículas, compondo a força eletrofraca, que atualmente não existe mais.
Fóton
O sinal do rádio, de sua televisão, raios-X, os campos magnéticos… Tudo isso é feito de fótons, mais conhecidos como as partículas que compõe a luz visível. O fóton carrega o electromagnetismo, a segunda força mais poderosa do universo (bilhões * bilhões de vezes mais forte que a gravidade e somente 100 vezes mais fraca que a força nuclear forte). Quando você segura alguma coisa, seu toque é nada mais que a repulsão electromagnética entre essa coisa e sua mão. Essa repulsão ocorre quando os fótons de sua mão e do objeto se trocam. Tudo o que você toca é uma grande troca de fótons.
A força electromagnética é a maior responsável por manter os elétrons em torno do núcleo atômico, além de comandar as ligações químicas dos átomos e moléculas. Calma, falta só mais uma força: a gravidade, que te mantém sobre o chão nesse momento e que é produto da última e mais misteriosa partícula de todas…
Gráviton
Como você já deve saber, a força que derrubou a maçã sobre a cabeça de Newton e que mantém todos os planetas do sistema solar orbitando o sol é incompreensível do ponto de vista da mecânica quântica, para qual toda força é feita de alguma partícula energética. O gráviton é a responsável pela gravidade, mas tal partícula nunca foi vista! Nem mesmo quando os cientistas espatifam átomos nos aceleradores de partículas. Mas cadê o gráviton?
Ninguém sabe, ninguém viu… Ele faz parte do Modelo Padrão, a teoria da física que explica tudo o que foi dito até aqui. É o principal pilar da física e o mais incompreendido. Alguns pesquisadores acreditam que tal partícula só será encontrada e entendida quando os pesquisadores continuarem indo mais fundo, ultrapassando os limites da mecânica quântica e chegando no interior de cada partícula que você viu aqui, num mundo mais bizarro que a mecânica quântica: o das supercordas – entidades assustadoras que fazem parte de um mundo de 11 dimensões e que compõe cada um dos 7 elementos. Mas se de fato o gráviton for encontrado com base na Teoria das Cordas, talvez seria a prova definitiva da existência dos universos paralelos, algo previsto pela Teoria das Cordas.
Enfim, chega de explorar o mundo subatômico, é mesmo incrível imaginar que existe algo ainda por trás dessas partículas. E você leitor, o que acha? Não deixe de comentar!