Cientistas encontram sinais da existência da 'partícula de Deus'

Cern divulgou representação de sinal da existência do bóson de Higgs - Foto: AFP

O prêmio mais cobiçado da física de partículas - o bóson de Higgs - está mais perto de ter sua existência confirmada, segundo o anúncio de pesquisadores que encontraram novos indícios da chamada "partícula de Deus" no Grande Colisor de Hádrons (LHC, na sigla em inglês) em Genebra. A partícula é considerada o pedaço que falta na principal teoria da física de partículas - conhecida como Modelo Padrão - que descreve como partículas e forças interagem. Ela seria responsável por dar massa a todas as outras partículas.

Durante um seminário do Cern, organização que opera o LHC, nesta terça-feira, cientistas anunciaram que dois experimentos no colisor conseguiram encontrar sinais que podem ser do bóson de Higgs, causando furor na comunidade científica. No entanto, os pesquisadores ainda não têm dados suficientes para reivindicar verdadeiramente a descoberta.

Encontrar o bóson de Higgs seria um dos maiores avanços científicos dos últimos 60 anos. De acordo com os cientistas, ela é crucial para a compreensão do universo, mas nunca foi observada em experimentos.

Qualidade ''excepcional''

Dois experimentos separados no Grande Colisor de Hádrons - Atlas e CMS - procuram separadamente pela partícula. A teoria do Modelo Padrão não prevê uma massa exata para o bóson de Higgs. Por isso, os físicos precisam utilizar aceleradores de partículas como o LHC para procurar o bóson dentro de um intervalo de massas.

O Atlas e o CMS procuram sinais da partícula entre bilhões de colisões que ocorrem em cada experimento do LHC. Evidências da existência dela apareceriam como pequenos "picos" nos gráficos dos físicos.

Nesta terça-feira, os diretores dos dois projetos disseram ter encontrado estas evidências no intervalo de massa entre 124 e 125 giga elétron-volts (GeV) - cerca de 130 vezes mais pesado do que os prótons encontrados no núcleo dos átomos.

"O excesso (referindo-se ao "pulo" nos dados) pode ser o resultado de uma flutuação, mas também pode ser algo mais interessante. Não podemos excluir nada neste estágio", disse Fabiola Gianotti, porta-voz do Atlas. Guido Tonelli, porta-voz do CMS, disse que "o excesso é muito compatível com um bóson de Higgs do Modelo Padrão nos arredores de 124 giga elétron-volts e abaixo disso, mas a significância estatística dele ainda não é suficiente para dizer nada conclusivo". "O que vemos é consistente tanto como uma flutuação como com a presença do bóson."

A confirmação estatística da medida obtida pelos experimentos ainda é muito baixa para classificá-la formalmente como uma descoberta.

Mecanismo do universo

Segundo os cientistas, quando o universo esfriou após o Big Bang, uma força invisível conhecida como o campo de Higgs teria se formado juntamente com o bóson de Higgs. É este campo que dá massa às partículas fundamentais que formam os átomos. Sem ele, estas partículas passariam pelo cosmos na velocidade da luz e não conseguiriam se aglutinar.

O modo como o campo de Higgs trabalha foi associado ao modo como fotógrafos e repórteres se reúnem ao redor de uma celebridade. O grupo de pessoas é "atraído" fortemente pela celebridade e cria resistência ao seu movimento em um salão, por exemplo. Dessa maneira, o grupo dá "massa" àquela celebridade, tornando sua movimentação mais lenta. "A questão do bóson de Higgs é que sempre dizemos que precisamos dele para explicar a massa, mas sua importância real é que precisamos dele para entender o universo", disse à BBC Tara Shears, física especializada em partículas, da Universidade de Liverpool. "Descobrir a partícula confirma que a abordagem que estamos usando para entender o universo está correta".

Estas preocupações motivam o esforço do Cern para destacar o bóson de Higgs e outros fenômenos usando o LHC. O Grande Colisor de Hádrons fica em um túnel circular de 27 quilômetros de comprimento na fronteira entre a França e a Suíça, repleto de ímãs que "conduzem" partículas de prótons pelo imenso anel. Em certos pontos do trajeto, o colisor faz com que os feixes de prótons se choquem uns com os outros a uma velocidade próxima à velocidade da luz, para que seja possível detectar outras novas partículas nos resultados da colisão.[Fonte: Terra]

Cientistas teletransportam gato de Schrodinger

O experimento envolve algumas das questóes mais intrigantes da física atual: a luz é uma onda, uma partícula, as duas coisas, ou nenhuma das duas coisas? [Imagem: Science/AAAS]

Se o experimento mental do gato de Schrodinger já não fosse estranho o suficiente, agora cientistas conseguiram complicar tudo um pouco mais.

A equipe do Dr. Noriyuki Lee e seus colegas da Universidade de Tóquio, no Japão, descobriram uma forma de teletransportar o gato de Schrodinger.

Teletransporte

O teletransporte quântico já foi demonstrado com átomos e até mesmo com moléculas de DNA.

No teletransporte quântico, a informação (como o spin de uma partícula ou a polarização de um fóton) é transferida de um local para o outro, sem que ocorra o deslocamento por um meio físico.

Não há transferência de energia nem de matéria.

Gato de Schrodinger

Já o famoso gato morto/vivo foi idealizado por Erwin Schrodinger para explicar o fenômeno quântico da superposição, em que uma partícula fica em dois estados simultaneamente, somente se decidindo entre um deles - ou colapsando, como dizem os físicos - quando se tenta medir esse estado.

Schrodinger explicou isto em termos de objetos em escala macro: um gato fechado em uma caixa contendo um frasco de veneno. O frasco estará aberto se uma partícula quântica estiver em um estado, e fechado se a partícula estiver em outro estado.

Em termos quânticos, o gato estará vivo e morto simultaneamente. Somente quando alguém abrir a caixa - o equivalente a medir o estado quântico da partícula - a partícula colapsará e conheceremos o real estado do gato - vivo ou morto.

Depois de ser teletransportado, gato de Schrodinger chega do outro lado no seu paradoxal estado de vivo/morto. [Imagem: Science/AAAS]

Teletransporte do gato de Schrodinger

Os pesquisadores descobriram uma forma de teletransportar um quanta de luz, ou um fóton, que está em um estado de superposição, ou seja, no chamado estado do gato de Schrodinger.

A partícula quântica superposta é destruída em um local e integralmente reconstruída em outro local, sem perder nenhuma de suas sensíveis propriedades quânticas - ou seja, o gato de Schrodinger chega do outro lado no seu paradoxal estado de vivo/morto.

Os pesquisadores começaram construindo um estado de entrelaçamento, no qual duas partículas compartilham propriedades qualquer que seja a distância entre elas.

Em outro ponto, eles construíram o gato de Schrodinger, a partícula em superposição, que deveria ser teletransportada.

O funcionamento do sistema de teletransporte propriamente dito dificilmente poderia ser descrito em linguagem não-matemática - veja na imagem o aparato necessário para executá-lo.

O processo envolve uma sequência de passos que combinam múltiplos fenômenos quânticos, incluindo compressão e subtração de fótons, entrelaçamento e detecção homódina.

O estado do gato de Schrodinger deve ser destruído em um lugar para que ele reapareça em outro - não foi uma clonagem, mas um teletransporte real. [Imagem: Science/AAAS]

Limite da não-clonagem

Apesar da complexidade do processo e da fragilidade dos estados quânticos envolvidos, os cientistas conseguiram comprovar o teletransporte usando uma ferramenta matemática conhecida como Função de Wigner, que descreve o quão "quântico" um pulso de luz é.

Essa função apresenta valores negativos que funcionam como uma medição da qualidade do teletransporte. Esta qualidade é medida por um número, chamado fidelidade, que deve ser maior do que 2/3 em uma operação de teletransporte feita com sucesso.

Esse valor de 2/3 é o chamado limite da não-clonagem, que garante que não existe mais nenhuma cópia da partícula quântica na origem - o estado do gato de Schrodinger deve ser destruído em um lugar para que ele reapareça em outro.

Ou seja, a partícula superposta de fato foi destruída em um ponto e recriada exatamente igual em outro - ela foi realmente teletransportada.

Transferência instantânea de informação

O experimento demonstra um mecanismo que poderá ser usado para projetar computadores quânticos que serão capazes de transportar informações com precisão e com absoluta segurança - e instantaneamente.

Em vez de disparar os bits através de fibras ópticas, onde há sempre o risco de que eles sejam monitorados por bisbilhoteiros, esses bits poderão ser teletransportados diretamente para o destino.

O mecanismo também é de interesse para o processamento quântico - basta imaginar algo como um dado que sai de um núcleo de processamento diretamente para outro núcleo, ou o resultado de um cálculo que chega instantaneamente no ponto do circuito onde ele está sendo esperado para o próximo passo do algoritmo.

A "sala de teletransporte" usada pelos cientistas japoneses não lembra em nada os aparatos vistos em filmes de ficção científica - e ela só funciona em escala quântica. [Imagem: Science/AAAS]

Luz sobre a luz

Do ponto de vista científico, o experimento demonstra o avanço obtido na manipulação dos objetos quânticos, há poucos anos vistos como meras abstrações.

E renova as esperanças de que os cientistas logo encontrem uma forma de representar graficamente os estados quânticos das partículas, para que tais estados possam ser visualizados diretamente.

Talvez então se conseguirá lançar alguma luz sobre o mistério da própria luz: a luz é uma onda, uma partícula, as duas coisas, ou nenhuma das duas coisas? [Fonte: Inovação Tecnológica]

Bibliografia:

Teleportation of Nonclassical Wave Packets of Light

Noriyuki Lee, Hugo Benichi, Yuishi Takeno, Shuntaro Takeda, James Webb, Elanor Huntington, Akira Furusawa

Science

15 April 2011

Vol.: 332 no. 6027 pp. 330-333

DOI: 10.1126/science.1201034

Make It Quantum and Continuous

Philippe Grangier

Science

15 April 2011

Vol.: 332 no. 6027 pp. 313-314

DOI: 10.1126/science.1204814

Cientistas querem colocar esfera em dois lugares ao mesmo tempo

Observar o comportamento de um objeto muito grande obedecendo as leis quânticas pode ser a melhor chance de descobrir onde é que a mecânica quântica deixa de funcionar e começa a vigorar a mecânica clássica.[Imagem: Romero-Isart et al.]

Cientistas estão planejando uma experiência desafiadora, que pretende colocar uma esfera em dois lugares ao mesmo tempo.

A ideia é trazer para o mundo macro os fenômenos estranhos da mecânica quântica.

Quântico e clássico

Desde que o mundo quântico comunicou-se com o mundo macro pela primeira vez os cientistas sabem que a mecânica quântica também pode influir no movimento de objetos macroscópicos.

Mas o objetivo agora é mais ambicioso: usar uma esfera "grande" para demonstrar o fenômeno da superposição , que permite que um objeto tenha mais de um estado ao mesmo tempo.

Os físicos têm-se perguntando se os objetos grandes podem seguir as leis quânticas desde que Erwin Schrödinger idealizou um experimento mental que mostra que um gato poderia existir em uma superposição de estar vivo e morto ao mesmo tempo.

Esfera quântica

A ideia agora é atingir uma esfera de vidro de 40 nanômetros de diâmetro, localizada dentro de uma pequena cavidade, com um laser.

Isso deverá forçar a esfera a saltar de um lado da cavidade para o outro.

Mas, como a luz é quântica por natureza, a posição da esfera também deverá ser, o que a obrigará a ficar em uma superposição quântica, irmanando-se com os fótons que a atingem.

O experimento terá de ser realizado em alto vácuo e em temperaturas extremamente baixas, para que a esfera não seja perturbada pelo ruído térmico ou pelas moléculas de ar, contou Oriol Romero-Isart, do Instituto Max Planck de Óptica Quântica, na Alemanha, um dos idealizadores do experimento.

Sem sobreposição

No ano passado, Aaron O'Connell e seus colegas da Universidade da Califórnia, nos Estados Unidos, demonstrou que é possível criar superposições em uma tira de metal de 60 micrômetros de comprimento.

No entanto, a separação física associada com os dois diferentes estados superpostos foi de apenas 1 femtometro (10^-15 metro), equivalente à largura do núcleo de um átomo.

A nova experiência, por sua vez, pretende colocar a esfera de vidro em dois lugares totalmente distintos ao mesmo tempo, sem sobreposição.

"Em nossa proposta, o centro de massa é colocado em uma superposição de localizações espaciais separadas por uma distância maior do que o tamanho do objeto", diz Romero-Isart.

Onde a mecânica quântica deixa de funcionar

Se der certo, será a primeira vez que a superposição será demonstrada em um objeto verdadeiramente macroscópico - embora uma esfera de 40 nanômetros não possa ser vista a olho nu, ela contém milhões de átomos, sendo maior do que um vírus.

Além do experimento com sobreposição de O'Connell, o máximo que se chegou até hoje em experimentos de superposição quântica foi em uma molécula chamada fulereno, com menos de 100 átomos.

Os cientistas afirmam que o experimento, ainda sem data marcada, deverá ser um teste valioso para a própria teoria da mecânica quântica.

Observar o comportamento de tais objetos muito grandes obedecendo as leis quânticas pode ser a melhor chance de descobrir onde é que a mecânica quântica deixa de funcionar e começa a vigorar a mecânica clássica.[Fonte: Inovação Tecnológia]

Bibliografia:

Large Quantum Superpositions and Interference of Massive Nanometer-Sized Objects

O. Romero-Isart, A. C. Pflanzer, F. Blaser, R. Kaltenbaek, N. Kiesel, M. Aspelmeyer, J. I. Cirac

Physical Review Letters

Vol.: 107, 020405 (2011)

DOI: 10.1103/PhysRevLett.107.020405

Diamantes entrelaçados comunicam-se à distância

Cada cristal de diamante mede 3 milímetros de largura - maior do que os brilhantes de muitos anéis e brincos - e os dois ficaram a uma distância de 15 centímetros um do outro. [Imagem: Science/AAAS]

Em mais um experimento que demonstra as leis da mecânica quântica em escala macroscópica, cientistas interconectaram dois cristais de diamantes por meio do entrelaçamento.

O entrelaçamento quântico - ou emaranhamento - ocorre quando duas partículas interagem uma com a outra de tal forma que seus estados quânticos se tornam interdependentes.

Isto significa que, mesmo quando eles são distanciados um do outro, o que afetar um deles irá instantaneamente afetar o outro.

Em escala subatômica, esse estranho mecanismo tem sido utilizado para experimentos de criptografia e computação quântica.

Mais recentemente, os cientistas começaram a descobrir formas de fazer com que essa "ação fantasmagórica à distância", como Einstein chamava o entrelaçamento, possa ser observado em objetos macroscópicos.

Diamantes entrelaçados

Ka Chung Lee e seus colegas da Universidade de Oxford, no Reino Unido, usaram um complexo aparato de laser, divisores de feixes de luz e detectores para fazer com que os dois cristais de diamante compartilhassem vibrações atômicas chamadas fónons.

Muito parecidos com as ondas sonoras no ar, os fónons são movimentos de conjuntos de átomos, semelhantes a ondas, que ocorrem em todos os sólidos.

Cada cristal de diamante mede 3 milímetros de largura - maior do que os brilhantes de muitos anéis e brincos - e os dois ficaram a uma distância de 15 centímetros um do outro.

Um pulso de laser estimulou as vibrações fonônicas em uma região dos diamantes medindo 0,05 milímetro por 0,25 milímetro - pequena, mas visível a olho nu.

Essa "região quântica" fica em um estado que é desconhecido até que os cientistas fazem sua medição. Como estão entrelaçadas, a medição de uma delas faz a outra "colapsar" imediatamente para o mesmo valor, mesmo separadas e sem nenhum comunicação entre elas.

Os cientistas acreditam que o fenômeno poderá ser explorado em futuras arquiteturas de processamento quântico de informações, criando qubits menores em chips cristalinos.[Fonte: Inovação Tecnológica]

Bibliografia:

Entangling Macroscopic Diamonds at Room Temperature

K. C. Lee, M. R. Sprague, B. J. Sussman, J. Nunn, N. K. Langford, X.-M. Jin, T. Champion, P. Michelberger, K. F. Reim, D. England, D. Jaksch, I. A. Walmsley

Science

2 December 2011

Vol.: 334 no. 6060 pp. 1253-1256

DOI: 10.1126/science.1211914

LHC revela indícios de uma nova física

O LHCb é um experimento particularmente adequado para examinar o que é chamado de "violação de carga-paridade".[Imagem: CERN]

Nova Física:

Cientistas do LHC (Large Hadron Collider) apresentaram nesta segunda-feira o que pode ser o primeiro indício de uma "nova física" - fenômenos além da nossa compreensão atual do Universo, o que exigirá a elaboração de novas teorias da física.

Partículas chamadas mésons-D parecem decair de uma forma ligeiramente diferente de suas antipartículas, segundo relatou o físico Matthew Charles, do experimento LHCb, um dos grandes detectores do LHC.

O resultado pode ajudar a explicar porque vemos muito mais matéria do que antimatéria no Universo.

A equipe salienta que uma análise mais aprofundada será necessária para sustentar o resultado - os dados para isso já foram em grande parte coletados, mas ainda não deu tempo para analisá-los.

No momento, eles estão reivindicando uma certeza estatística de "3,5 sigmas" - sugerindo que há uma chance menor do que 0,05% de que o resultado que eles observaram deve-se ao acaso. É necessário chegar a 5 sigmas para que o resultado seja aceito como uma descoberta.

Violação de carga-paridade:

O LHCb é um experimento particularmente adequado para examinar o que é chamado de "violação de carga-paridade" - pequenas diferenças de comportamento se uma dada partícula é trocada por sua equivalente de antimatéria (mudando sua carga) e girada em torno de um dos seus eixos (mudando sua paridade).

Nossa melhor compreensão da física até agora, o chamado Modelo Padrão, sugere que as complicadas cascatas de decaimento dos mésons-D em outras partículas deve ser quase a mesma - com uma variação menor do que 0,1% - apresentada por uma cadeia similar de decaimento de antimatéria.

Mas a equipe do LHCb encontrou uma diferença de cerca de 0,8% - uma diferença significativa que, se for verdade, poderá anunciar a primeira "nova física" encontrada no LHC.

Identificar tal diferença no comportamento das partículas de matéria e antimatéria também pode finalmente ajudar a explicar porque o nosso Universo é esmagadoramente feito de matéria.

"Certamente este tipo de efeito, uma nova fonte de violação de CP, pode ser uma manifestação da física que estabelece a assimetria matéria-antimatéria," explicou o Dr. Matthew Charles, que apresentou os resultados.

No entanto, ele salientou que existem "muitos passos na cadeia" entre confirmar o resultado experimental e resolver a teoria para acomodá-lo.

"Este resultado é uma dica de algo interessante, e, se ele se confirmar, isso significará que, no mínimo, a nossa atual compreensão teórica precisa melhorar," afirmou. "É exatamente o tipo de coisa para a qual o LHC foi construído."

Os sigmas de uma descoberta em física:

A física das partículas tem uma definição para uma "descoberta": um nível de certeza de cinco sigmas.

O número de desvios-padrão, ou sigmas, é uma medida de quão improvável é que um resultado experimental deva-se simplesmente ao acaso, em vez de um efeito real.

O nível três sigmas representa a mesma probabilidade de jogar uma moeda e obter oito caras ou oito coroas em sequência.

Cinco sigmas, por outro lado, corresponderia a lançar a moeda mais de 20 vezes e obter sempre o mesmo resultado.

É altamente improvável que um resultado de cinco sigmas aconteça por acaso, e, assim, um resultado experimental cinco sigma torna-se uma descoberta aceita pela comunidade científica.[Fonte: Inovação Tecnológica]

Luz é gerada pelo vácuo

Os fótons virtuais que pululam do vácuo quântico são capturados em duplas por um "espelho" que vibra a uma velocidade próxima à velocidade da luz.[Imagem: Philip Krantz/Chalmers]

Luz do vácuo

Cientistas conseguiram produzir luz a partir do vácuo.

A realização do experimento, previsto há mais de 40 anos, coube a Christopher Wilson e seus colegas da Universidade Chalmers, na Suécia.

O grupo conseguiu capturar fótons que pululam do vácuo quântico, aparecendo e desaparecendo continuamente.

Vácuo não é vazio

O experimento é baseado em um dos mais estranhos, mas mais importantes, princípios da mecânica quântica: o princípio de que o vácuo pode ser tudo, menos um vazio "repleto de nada".

Na verdade, o vácuo está repleto de partículas que estão flutuando continuamente entre a existência e a inexistência: elas surgem do nada - ou melhor, do vácuo quântico - têm uma vida efêmera e desaparecem novamente.

Seu tempo de vida é tão curto que esses fótons são mais comumente conhecidos como partículas virtuais.

O que os pesquisadores fizeram foi pescar alguns desses fótons e dar-lhes a eternidade em termos quânticos, ou seja, transformá-los em fótons reais, luz que pode ser detectada por um sensor e medida.

Simulando um espelho

Para capturar os fótons virtuais, os pesquisadores simularam um espelho movendo-se a uma fração significativa da velocidade da luz. O fenômeno, conhecido como efeito de Casimir dinâmico, foi observado experimentalmente pela primeira vez.

"Como não é possível fazer um espelho mover-se rápido o suficiente, nós desenvolvemos outra técnica para obter o mesmo efeito," explica o professor Per Delsing, coordenador da equipe. "Em vez de variar a distância física até um espelho, nós variamos a distância elétrica de um circuito elétrico que funciona como um espelho para micro-ondas".

O "espelho" consiste em um sensor quântico conhecido como SQUID(Superconducting Quantum Interference Device), que é extremamente sensível a campos magnéticos.

Alterando a direção do campo magnético vários bilhões de vezes por segundo, os cientistas fizeram o "espelho" vibrar a uma velocidade equivalente a 25% a velocidade da luz.

Isto é cinco vezes mais do que a tentativa anterior, quando os cientistas afirmaram pela primeira vez ter produzido luz a partir do nada - aquele artigo, contudo, ainda não havia sido aceito para publicação em uma revista científica, o que significa que outros cientistas não haviam avaliado o experimento.

"O resultado foi que os fótons apareceram em pares do vácuo, e nós pudemos medi-los na forma de radiação de micro-ondas," disse Delsing, ou seja, exatamente como a teoria previa.

Materialização dos fótons

O que acontece durante o experimento é que o "espelho" transfere uma parte de sua energia cinética para os fótons virtuais, o que os ajuda a se "materializarem".

Segundo a mecânica quântica, vários tipos de partículas pululam no vácuo quântico. Os cientistas acreditam que foram capazes de detectar os fótons porque eles não têm massa.

"É necessário relativamente pouca energia para excitá-los e tirá-los do estado virtual. Em princípio, pode-se criar outras partículas do vácuo, como elétrons e prótons, mas isso vai exigir um bocado mais de energia," disse Delsing.

Agora os cientistas querem estudar em detalhes esses fótons emergentes: como eles surgem aos pares, os cientistas acreditam que eles possam ser úteis para o desenvolvimento de computadores quânticos, com seus qubits de partículas entrelaçadas.[Fonte: Inovação Tecnológica]

Bibliografia:

Observation of the dynamical Casimir effect in a superconducting circuit

C. M. Wilson, G. Johansson, A. Pourkabirian, M. Simoen, J. R. Johansson, T. Duty, F. Nori, P. Delsing

Nature

17 November 2011

Vol.: 479, 376-379

DOI: 10.1038/nature10561

Leis da Física variam ao longo do Universo

 

Os cientistas usaram quasares, gigantescos núcleos galáctivos muito brilhantes e muito distantes da Terra, para iluminar os átomos dispersos pelo espaço. Analisando a luz que nos chega, eles concluíram que esses átomos se comportam de forma diferente dos átomos na Terra.[Imagem: Michael Murphy/Swinburne University of Technology/NASA/ESA

A variação da constante alfa foi detectada como uma continuidade ao longo do espaço, o que daria uma espécie de "eixo preferencial" para o Universo - é como se houvesse um eixo magnético universal, atravessando todo o Universo observável, da mesma forma que há um eixo magnético na Terra. [Imagem: Webb et al.]

O estudo comparou a assinatura espectral de quasares distantes com os resultados obtidos em laboratório para concluir que a constante alfa varia ao longo do Universo. [Imagem: Julian Berengut/UNSW]

Um dos mais queridos princípios da ciência - a constância das leis da física - pode não ser verdadeiro. Um estudo publicado na mais conceituada revista de física, a Physical Review Letters, afirma que as leis da natureza podem variar ao longo do Universo. O estudo concluiu que uma das quatro forças fundamentais, o eletromagnetismo, parece variar de um lugar para outro. O eletromagnetismo é medido por meio da chamada constante de estrutura fina, simbolizada pela letra grega alfa (α). Essa constante é uma combinação de três outras constantes: a velocidade da luz (c), a carga do elétron (e) e a constante de Planck (h), onde α = e2/hc. O resultado é cerca de 1/137, um número sem dimensão, o que a torna ainda mais fundamental do que as outras constantes, como a gravidade, a velocidade da luz ou a carga do elétron. Em termos gerais, a constante alfa mede a magnitude da força eletromagnética - em outras palavras, a intensidade das interações entre a luz e a matéria.

Agora, John Webb e seus colegas das universidades de Nova Gales do Sul e Swinburne, na Austrália, e Cambridge, no Reino Unido, mediram o valor de alfa em cerca de 300 galáxias distantes, usando dados do Very Large Telescope do ESO, no Chile. “Os resultados nos deixaram estupefatos”, disse o professor Webb. “Em uma direção, a partir de nossa localização no Universo, a constante alfa vai ficando gradualmente mais fraca, e gradualmente mais forte na direção oposta.”

Isso mostra uma espécie de “eixo preferencial” para o Universo - chamado pelos cientistas de “dipolo australiano” - de certa forma coincidente com medições anteriores que deram origem à teoria do chamado Fluxo Escuro, que indica que uma parte da matéria do nosso Universo estaria vazando por uma espécie de “ralo cósmico”, sugada por alguma estrutura de um outro universo.

“A descoberta, se confirmada, terá profundas implicações para o nosso entendimento do espaço e do tempo, e viola um dos princípios fundamentais da teoria da Relatividade Geral de Einstein”, completou Webb, referindo-se ao princípio da equivalência de Einstein.

O resultado não é uma completa surpresa: as conclusões haviam sido anunciadas pela equipe em 2010. Naquele momento, porém, o estudo ainda não havia sido publicado em uma revista revisada pelos pares - tanta demora para que outros cientistas analisassem o estudo é uma indicação bem clara do impacto que os resultados podem ter sobre todo o edifício científico estabelecido.

O Dr. Webb e seus colegas vêm trabalhando no assunto há muito mais tempo. Seus primeiros resultados vieram em 1999, mas eram baseados em um número menor de galáxias, de uma região mais restrita do céu. Uma das implicações dessas “constantes inconstantes” é que o Universo pode ser infinito.

“Essas violações são de fato esperadas por algumas ‘teorias de tudo’, que tentam unificar todas as forças fundamentais. Uma alteração suave e contínua de alfa pode implicar que o Universo seja muito maior do que a parte dele que conseguimos observar, possivelmente infinito”, propõe o Dr. Victor Flambaum, coautor do estudo.

Outra possibilidade derivada dessa variação na constante alfa é a existência de multiversos, múltiplos universos que podem, de alguma forma, “tocar-se” uns aos outros. 

O professor Webb afirma que essa descoberta também pode dar uma resposta muito natural para uma questão que tem intrigado os cientistas há décadas: Por que as leis da física parecem tão bem ajustadas para a existência da vida?

“A resposta pode ser que outras regiões do Universo não são tão favoráveis à vida como nós a conhecemos, e que as leis da física que medimos em nossa parte do Universo são meramente ‘regras locais’. Nesse caso, não seria uma surpresa encontrar a vida aqui”, afirma o cientista. Isso porque basta uma pequena variação nas leis da física para que, por exemplo, as estrelas deixem de produzir carbono, o elemento básico da “vida como a conhecemos”.

Para chegar às suas conclusões, os cientistas usaram a luz de quasares muito distantes como faróis. O espectro da luz que chega até nós, vinda de cada quasar, traz consigo sinais dos átomos nas nuvens de gás que a luz atravessou em seu caminho até a Terra. Isso porque uma parte da luz é absorvida por esses átomos, em comprimentos de onda específicos que revelam a identidade desses átomos - de quais elementos eles são. Essas “assinaturas espectrais”, chamadas linhas de absorção, são então comparadas com as mesmas assinaturas encontradas em laboratório aqui na Terra para ver se a constante alfa é mesmo constante. Os resultados mostraram que não, que alfa varia ao longo de um eixo que parece atravessar o Universo, assim como um eixo magnético atravessa a Terra.

Quanto ao espanto causado pelos resultados, o Dr. Webb afirma que as chamadas leis da física não estão “escritas na pedra”. “O que nós entendemos por ‘leis da natureza’? A frase evoca um conjunto de regras divinas e imutáveis que transcenderiam o ‘aqui e agora’ para se aplicar em todos os lugares e em todos os tempos no Universo. A realidade não é tão grandiosa.

“Quando nos referimos às leis da natureza, estamos na verdade falando de um determinado conjunto de ideias que são marcantes na sua simplicidade, que parecem ser universais e que têm sido verificadas por experimentos. Portanto, somos nós, seres humanos, que declaramos que uma teoria científica é uma lei da natureza. E os seres humanos frequentemente estão errados”, escreveu ele em um artigo na revista Physics World.

Reação muito semelhante teve um dos pesquisadores responsáveis pelo recente experimento que teria identificado neutrinos viajando a velocidades superiores à da luz, outro achado que contraria as atuais leis da física. Ao falar sobre a controvérsia e as inúmeras tentativas de dar outras explicações para os resultados, o Dr. Sergio Bertolucci afirmou que “um experimentalista tem que provar que uma medição está certa ou está errada. Se você interpretar cada nova medição com as velhas teorias, você nunca terá uma nova teoria”.

E como os cientistas poderão ter certeza de que é hora de investir em uma nova teoria? Se há variação em uma das constantes, é de se esperar que as outras constantes fundamentais também variem. Tudo o que eles terão que fazer será projetar experimentos que possam verificar variações na gravidade, na carga do elétron ou na velocidade da luz.[Fonte: Inovação Tecnológica]