Desenvolver uma explicação lógica que trace o
desenvolvimento do espaço, tempo, matéria e energia, desde o Big Bang, há cerca
de 13,7 bilhões de anos é um dos maiores “tour de force” intelectuais já empreendidos
pelos humanos.
Tal empreitada deve unir em uma só explicação as quatro
forças fundamentais da natureza: gravidade, eletromagnetismo e forças nucleares
forte e fraca. Estas devem ser capazes de interagirem, combinarem-se e mesmo se
unirem numa única força: a metaforça. A explicação da origem de tudo também
deve ser capaz de unir dois ramos da física atualmente incompatíveis: mecânica
quântica e relatividade geral.
O grande obstáculo dos pretendentes ao trono de “explicador
da humanidade” é um período, a princípio infinitesimalmente pequeno, conhecido
como “era de Planck”: os primeiros 10-43 segundos de existência do
Universo (o primeiro décimo de milionésimo de trilionésimo de trilionésimo de segundo),
após o Big Bang.
O limite de velocidade a que a informação pode viajar é a
barreira da velocidade da luz: 3 X 108 metros por segundo. Por conseqüência,
um observador localizado em qualquer ponto do Universo, naquele período, veria
somente 3 X 10-35 metros à sua frente (10-43 s X 3 X108
m/s), ou seja, trezentos bilionésimos de trilionésimos de trilionésimo de
metro). O monumental físico alemão Max Planck, considerado o pai da mecânica quântica,
foi o responsável pela introdução desses conceitos impressionantemente diminutos,
além de ter criado o conceito de energia quantizada em 1900.
O fim da era de Planck foi marcado pelo descolamento da
força da gravidade das demais. O instante 10-35 segundo viu o
descolamento das forças eletrofraca e nuclear forte. Mais tarde, foi a vez da
força eletrofraca se dividir em forças eletromagnéticas e nuclear fraca. Agora,
a força fraca controla a desintegração radioativa, a força forte une as
partículas localizadas no núcleo atômico e a força eletromagnética mantém os
átomos unidos em moléculas. A gravidade une matérias com massa relevante.
Em apenas um trilionésimo de segundo, o cosmos reunia todas
as propriedades fundamentais, tendo cada um dos ramos da física seu livro-texto
próprio, à espera de uma teoria que as una.
Quando a separação das forças forte e eletrofraca, o universo
era um oceano de quarks, léptons e suas contrapartes antimatérias, ao lado de
bósons (partículas que tornaram essas outras partículas capazes de interagir
umas com as outras), nenhuma delas divisível.
Os fótons pertencem à família dos bósons. Os léptons mais
famosos são os elétrons e os neutrinos. Os quarks vivem dentro dos núcleos
atômicos e possuem nomes abstratos como: up e down; strange e charmed; top e
bottom.
O nome “bóson” é derivado do nome do físico indiano
Satyendranath Bose. Lépton vem de “leptos”, pelavra grega para leva, pequeno.
Já quark vem da frase “Three quarks for Muster Mark”, da obra Finnegans Waje,
de James Joyce.
A era quark-lépton do Universo, o primeiro trilionésimo de
segundo do Cosmos promoveu a descoberta de um outro estado da matéria: a sopa
de quarks, assim batizado em 2002. Foi uma era em que quarks adensavam o
Universo.
Alguma das separações de força que vimos deu origem a uma
assimetria cósmica, na qual partículas de matéria eram mais numerosas do que partículas
de antimatéria. Esse pequeno desequilíbrio (1 partícula a cada bilhão), é o que
permite que existamos hoje. Caso esse desequilíbrio não existisse, toda a massa
do universo teria sido aniquilada antes do primeiro segundo da existência do
Universo; somente restariam fótons, ou seja, luz e nada mais.
Após mais um período de inflação, a temperatura do Universo
se reduziu abaixo de 1 trilhão de graus Kelvin. Passara-se um milionésimo de
segundo desde o Big Bang, e o Universo não tinha mais temperatura ou densidade
suficiente para cozinhar quarks. Agora era possível a união entre essas partículas,
dando origem aos hádrons (da palavra grega hadros, que significa grosso). A
transição quark para Hádron produziu prótons e nêutrons, além de outras mais
pesadas – todas elas combinações de quarks.
Durante a era hádron, os fótons não tinham mais a energia
necessária para formar novos pares quark-antiquark – Sua E era menor do que a
mc2 dos pares a serem criados, conforme a equação E = mc2 de
Einstein. O mesmo ocorreu quanto à criação de pares hádron-anti-hádron. A cada
1 bilhão de aniquilações de quarks gerava 1 bilhão de fótons, mas apenas um
hádron sobrevivia. Estes hádrons deram origem a galáxias, estrelas e planetas –
e pessoas, claro.
Então o processo anterior se repetiu para os elétrons e
pósitrons, que se aniquilavam e davam origem aos 1 elétron em 1 bilhão. O
Universo era invadido por um mar ainda maior de fótons, ao passo que os demais
elétrons e pósitrons morriam.
Enquanto o cosmos esfriava, com temperaturas que ficavam
abaixo de 100 milhões de graus, prótons se uniam a prótons e nêutrons, formando
núcleos atômicos. O Universo criado era composto de 90% de núcleos de
hidrogênio e 10% de hélio (havia também deutério, trítio e lítio).
Passaram-se até aqui dois minutos da criação. Pelos 380 mil
anos seguintes quase nada muda. Os elétrons tinham ampla liberdade para vaguear
entre fótons, até que a temperatura do universo reduziu abaixo de 3 mil graus
Kelvin (cerca de metade da temperatura da superfície do Sol). Foi então que os
elétrons assumiram posição em órbitas ao redor dos núcleos atômicos. Nasciam os
átomos como os conhecemos. Tais átomos estavam inseridos em meio a fótons. Foi assim
que partículas e átomos formaram o universo primordial.
Atualmente, em qualquer parte do Universo existe a impressão
digital cósmica de fótons de micro-onda à temperatura de 2,73 graus, uma
redução de mil vezes nas energias dos fótons desde o nascimento dos átomos.
Mas resta o grande questionamento: O que existia antes do
início? Os religiosos tendem a crer que alguém deu o chute inicial em tudo, dando
início à cadeia de fenômenos que se sucedeu. Para eles, a resposta é Deus, seja
ele qual for.
Para a ciência, talvez tudo já estivesse aí, desde sempre...
enfim, resta “apenas” achar evidências, provas...
Rubem L. de F. Auto
Fonte: livro “Origens: catorze bilhões de anos de
evolução”
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