Conheça mistérios que a Física ainda não explica

O chamado Modelo Padrão é a teoria mais rigorosa da física de partículas, incrivelmente precisa em suas previsões. Ele estabelece matematicamente os 17 blocos de construção da natureza: seis quarks, seis léptons, quatro partículas de força e o bóson de Higgs. Elas são governadas pelas forças eletromagnética, fraca e forte. Infelizmente, este que é o nosso melhor modelo da física explica apenas cerca de 5% do Universo.

Em relação à pergunta ‘O que somos nós?’, o Modelo Padrão tem a resposta. Ele nos diz que todo objeto no Universo não é independente e que toda partícula está lá por uma razão.

Apesar de seu grande poder preditivo, no entanto, o Modelo Padrão falha em responder cinco questões cruciais e é por isso que os físicos de partículas sabem que seu trabalho está longe de muitos objetivos.

Por que os neutrinos possuem massa?

Três das partículas do Modelo Padrão são diferentes tipos de neutrinos, pois prevê que, como os fótons, os neutrinos não devem ter massa. No entanto, descobriram que os três neutrinos oscilam, ou se transformam em um outro, enquanto se movem. Isto só é possível se tiverem massa!

Se usarmos as teorias de hoje, obtemos a resposta errada, como diz o físico brasileiro André de Gouvêa, atualmente professor da Universidade Northwestern, nos EUA.

O Modelo Padrão descreve incorretamente os neutrinos, mas ainda é preciso ver o quanto o mesmo está errado. Afinal, as massas dos neutrinos são muito pequenas. Isso é tudo que o atual Modelo deixa escapar, ou há mais que não sabemos sobre neutrinos? Alguns resultados experimentais sugerem, por exemplo, que pode haver um quarto tipo de neutrino, chamado neutrino estéril, que ainda não provamos de fato.

O que é matéria escura?

Os físicos perceberam que estava faltando alguma coisa quando notaram que as galáxias giravam muito mais rápido do que deveriam com base na atração gravitacional de sua matéria visível. Elas giram tão rápido que deveriam ter-se esfacelado. Algo que não podemos ver, que os cientistas apelidaram de “matéria escura“, deve estar dando uma massa adicional e, portanto, um “puxão” gravitacional nas galáxias.

Acredita-se que a matéria escura represente 27% do Universo. Mas o Modelo Padrão não a inclui.

Os físicos estão procurando maneiras de estudar e identificar seus blocos de construção. Se for possível mostrar que a matéria escura interage de alguma forma com a matéria normal, ainda precisaríamos de um novo modelo, mas isso significaria que o novo modelo e o Modelo Padrão estão de certa forma conectados.

Por que há tanta matéria no Universo?

Uma partícula de matéria passa a existir, por exemplo, em uma colisão de partículas no Grande Colisor de Hádrons ou no decaimento de outra partícula, normalmente sua contraparte de antimatéria emerge junto. Quando partículas iguais de matéria e antimatéria se encontram, elas se aniquilam!

Mas agora, os cientistas supõem que, quando o Universo foi formado no Big Bang, a matéria e a antimatéria deveriam ter sido produzidas em quantidades iguais. No entanto, alguns mecanismos mantiveram a matéria e a antimatéria fora de seu padrão usual de destruição total, e o Universo é dominado pela matéria.

O Modelo Padrão não consegue explicar esse desequilíbrio. Muitos experimentos diferentes estão estudando a matéria e a antimatéria em busca de pistas sobre as quantidades não serem iguais.

Por que a expansão do Universo está se acelerando?

Antes que os físicos pudessem medir a expansão do Universo, imaginavam que o mesmo havia surgido velozmente depois do Big Bang e que, com o tempo, passado o ímpeto da explosão, começado a desacelerar.

Por isso, foi um choque que a expansão do Universo não tenha abrandado, além de acelerar.

As últimas medições feitas pelo Telescópio Espacial Hubble e pelo observatório Gaia da Agência Espacial Europeia indicam que as galáxias estão se afastando de nós a 72 km por segundo. Essa velocidade se multiplica para uma distância de 3,2 milhões de anos-luz de nós.

Acredita-se que essa taxa venha de uma propriedade inexplicável do espaço-tempo apelidada de “energia escura“, que está empurrando o Universo rumo a um espalhamento total. Acredita-se que essa energia escura represente cerca de 68% da energia do Universo.

Especialistas dizem que isso é algo que ninguém poderia ter previsto apenas com o Modelo Padrão.

Existe uma partícula associada à força da gravidade?

O Modelo Padrão não foi pensado para explicar a gravidade. Esta força da natureza não parece ter qualquer impacto sobre as interações subatômicas.

Mas físicos teóricos acham que uma partícula subatômica chamada gráviton poderia transmitir a gravidade da mesma forma que partículas chamadas fótons carregam a força eletromagnética.

Depois que a existência das ondas gravitacionais foi confirmada pelo LIGO, nós nos perguntamos agora: Qual é a menor onda gravitacional possível?

Algumas considerações

Estes cinco mistérios são as grandes questões da física no século 21. No entanto, existem ainda mais enigmas fundamentais: Qual é a fonte da geometria do espaço-tempo? Onde as partículas ganham seu spin? Por que a força forte é tão forte, enquanto a força fraca é tão fraca? E quanto às partículas detectadas na Antártica que não se encaixam no Modelo Padrão?

Há muito a explorar, dizem alguns especialistas e mesmo que acabemos com uma teoria final e perfeita de tudo em nossas mãos, ainda faríamos experimentos em diferentes situações para ampliar seus limites.

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