Disseminando conhecimentos - Exercício de tradução
Damos
como certo o fato de vivermos em um mundo de três dimensões,
governado pelas leis da física, e muitas vezes não nos perguntamos
o porquê. Mas um grupo de físicos acaba de criar uma nova teoria
que, segundo eles, pode explicar o nosso universo tridimensional.
Os
físicos pensam que seu novo modelo também poderia explicar a
dilatação, ou seja, a expansão exponencial que o universo começou
a experimentar logo após o Big Bang.
Thomas
Kephart, da Universidade Vanderbilt, e quatro de seus colegas,
quiseram descobrir a causa de nosso universo aparentar ter apenas
três dimensões, especialmente porque, como eles escreveram,
"cenários de gravidade quântica, como a teoria das cordas,
assumem nove ou dez dimensões espaciais no nível fundamental."
Eles
combinaram a física das partículas com a teoria dos nós
matemáticos para tentar resolver isso, emprestando o conceito de
"tubos de fluxo", que são fios flexíveis de energia que
unem partículas elementares.
Quarks,
as partículas elementares que compõem prótons e nêutrons, são
mantidas unidas por outro tipo de partícula elementar chamada glúon,
que "cola" os quarks juntos. Glúons unem os quarks
positivos com os correspondentes antiquarks negativos, utilizando
para isso esses fios de energia (tubo de fluxo).
Normalmente,
o tubo de fluxo que liga um quark ao antiquark desapareceria quando
as duas partículas entrassem em contato - eles se auto-aniquilam.
Mas, a equipe divulgou numa publicação feita no European
Physical Journal C, que
se dois ou mais tubos de fluxo se aninham, tornam-se estáveis.
Se os tubos tomam a forma de um nó, eles se tornam ainda mais
estáveis e podem sobreviver às partículas que os criaram.
"Um
nó, ou a ligação entre dois tubos de fluxo, é classificado como
estável, apenas se eles não puderem se cruzar, reconectando-se, ou
passar um pelo outro", escreveram os pesquisadores. "Essas
intercomunicações levam ao bem conhecido comportamento de escala em
redes de cordas cósmicas, já observado em vários exemplos de
cordas que não interagem."
Em
momentos de transição, como o que aconteceu durante o Big Bang, as
partículas ligadas se separariam e o tubo de fluxo ficaria mais
longo, até chegar ao ponto de ruptura. Quando isso
acontece, é liberada energia suficiente para formar um segundo par
quark-antiquark, que se divide, e se liga às partículas originais,
produzindo dois pares de partículas ligadas.
Os
físicos equipararam isso com o processo em que se quebra uma barra
de imã na metade, produzindo dois imãs menores, e ambos
possuindo pólos norte e sul.
Se
os tubos se aninharem, poderiam se expandir e multiplicar
rapidamente. A equipe calculou a energia presente nessa rede de tubos
de fluxo, e descobriu que seria o suficiente para impulsionar um novo
período de expansão cósmica.
Embora
isso pareça um movimento muito grande para ocorrer em um curto
período de tempo - a teoria da expansão sugere que o universo
expandiu-se exponencialmente em milissegundos - Kephart disse ao site
Seeker que os tubos de fluxo se formam naturalmente durante os
períodos de transição.
"Tubos
de fluxo formam-se em transições de fase onde formas complexas de
matéria podem surgir", explicou ele por e-mail. "Por
exemplo, o vapor de água é estruturalmente simples, mas se ele é
rapidamente arrefecido, você recebe uma enxurrada de flocos de neve
- todos parecem diferentes, e a nova fase muito mais complexa."
Em
um ambiente de energia extremamente alta, segundo os cientistas, o
plasma quark-glúon teria sido o ambiente ideal para a formação
rápida dos tubos de fluxo no período inicial do universo.
Mas,
fundamentalmente, eles observaram que isso só funcionaria se o
universo existisse em três dimensões. Se você adicionar mais
dimensões, o processo torna-se instável.
"De
todas as possibilidades de características dimensionais do espaço,
nosso mecanismo escolhe três como o único número de dimensões em que
pode haver expansão, tornando-se grande", escreveu a equipe. "Este
modelo pode explicar por que vivemos em três grandes dimensões
espaciais, uma vez que os tubos aninhados / ligados são
topologicamente instáveis em espaços de dimensões
superiores."
Isso
concordaria tecnicamente com um modelo criado em computador, a partir
de 2012, onde cientistas japoneses descobriram que, no momento do Big
Bang, o universo tinha 10 dimensões, mas apenas três dessas
dimensões espaciais se expandiram. Assim, o espaço tridimensional
que experimentamos poderia ter se formado a partir de 10 dimensões,
como a teoria das supercordas postula.
Essa
nova teoria também concordaria com determinadas teorias de medição,
usadas por físicos que descrevem os limites das leis da física, e
como eles se aplicam às transformações simétricas.
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Kephart
observou que essa nova teoria do tubo de fluxo também abrange o que
aconteceu após a expansão.
"Não
só a nossa rede de tubos de fluxo forneceu a energia necessária
para impulsionar a expansão, mas também explica porque esse
movimento parou tão abruptamente", declarou. "À medida
que o universo começou a expandir, a rede do tubo de fluxo começou
a decair e eventualmente se separou, eliminando a fonte de energia
que estava alimentando a expansão."
Os
pesquisadores dizem que, quando a rede se desfez, encheu o universo
com um gás de partículas subatômicas e radiação, permitindo que
a evolução do universo continuasse e se transformasse no que vemos
hoje.
"Esse
entendimento combinado sobre as teorias de medição e a possibilidade de
que uma configuração uniforme inicial pode ter se concentrado em
tubos de fluxo", disse Kephart ao Seeker, vai ao encontro do fato
de que os nós e as conexões para as cordas só podem ser estáveis em
3D, e do atual estágio da teoria do Universo inicial e a
necessidade de uma modo natural de expansão. "
Embora
tudo isso seja teórico, ainda segundo Kephart, o próximo passo
seria continuar a desenvolver sua teoria até que ela possa fazer
algumas previsões possíveis de serem testadas sobre a natureza do
universo.
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Texto original (em inglês), clique aqui
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