CERN abre a porta a nova Física. Porque é que devemos estar excitados com isto

A possibilidade de existir uma nova Força na Natureza é provavelmente a melhor notícia deste século para aquela que é a ciência mais fundamental do conhecimento humano.

A Física já teve muitas mortes. Uma foi, alegadamente, em 1900, quando Lord Kelvin -- o mesmo que deu o nome à escala de temperatura com o seu nome -- teria afirmado que a capacidade de a ciência poder prever, sabendo com precisão as condições iniciais de um fenómeno, o seu resultado (baseado nas leis de Newton), seria o fim da ciência. A única coisa que restava encontrar, teria ele afirmado, era processos de medição mais precisos.

Era o chamado determinismo científico levado ao extremo.

Na realidade, Kelvin nunca o disse, mas a História nunca o perdoará por tal insensatez (é assim que se criam os mitos, afinal).

Seja como for, nem uma década depois, Max Plank e Einstein vieram demonstrar que há coisas, como os campos magnéticos ou as partículas elementares, cujas posições ou velocidades não podem ser nunca medidas de forma absolutamente precisa. E lá se foi o determinismo como o século XIX o entendia.

Heisenberg postulou-o em 1927 num princípio que conhecemos com o seu nome: ​​​​​​o da incerteza. Em física de partículas, a dos componentes fundamentais do Universo -- eletrões, neutrões, quarks (que compõem os protões), fotões (as partículas de luz) -- ou medimos a sua velocidade ou a sua posição. O ato de fazer uma coisa influencia a outra. Não é assim possível saber com certeza absoluta os dois valores exatos num ​​​​​​dado momento para os dois fatores, apenas podemos calcular a probabilidade de a partícula se encontrar num determinado local naquele momento.

E a Física renasceu e construiu-se o imenso castelo de conhecimento que vai hoje da Física Quântica -- que descreve como se comportam as mais infinitesimais partes da realidade -- até à cosmologia -- que descreve as grandes formações do Universo, das galáxias, dos aglomerados de galáxias e filamentos que chegam a ter 500 milhões de anos-luz de comprimento.

Entretanto, os cientistas prosseguem a procura da teoria única. Da fórmula que, sem necessitar de lhe serem introduzidos valores aparentemente aleatórios (ainda que mesuráveis), descreva um modelo do universo semelhante àquele em que vivemos de uma forma precisa.

O melhor que conseguimos até hoje foi o Modelo Standard. Que é extremamente incompleto. Tanto que na realidade só consegue descrever cerca de 5% do Universo.

Uma das razões para isso: das quatro Forças universais (já cá volto), há uma, a gravidade, que continuamos a não compreender bem -- e que simplesmente faz com que a matemática fique maluca quando o espaço e o tempo se curvam sobre si próprios de forma dramática, como acontece no centro dos buracos negros.

Aí, simplesmente, não sabemos o que o universo faz. E estamos nisto há 40 anos.

Várias tentativas se foram desenvolvendo, uma das mais excitantes a das Cordas -- que para funcionar obrigaria a que vivêssemos num Universo com pelo menos 10 dimensões, ainda que todas tão "enroladas" sobre si próprias que apenas temos acesso às três dimensões espaciais mais o tempo.

O problema de todas estas tentativas é que não oferecem previsões observáveis, nem nada que seja testável em laboratório.

O drama é tal que o Wall Street Journal, em 2019, perguntava: Chegámos ao Fim da Física? E de certa forma voltava a declarar a morte da mais fundamental ciência.

Esta semana, possivelmente, tudo poderá ter mudado. Apesar de ainda não haver um grau de certeza suficientemente elevado para declarar a descoberta -- lembre-se, em Física Quântica, lidamos com probabilidades --, uma grande experiência no acelerador de partículas do CERN deu indícios de que poderá existir na Natureza uma força (e, como tal, uma nova partícula) até agora desconhecida pelo humanidade.

São quatro as forças naturais:

- A gravidade. É sempre atrativa. É extremamente fraca (por isso um corpo pequeno gera um valor praticamente nulo) mas cumulativa (um corpo enorme, como uma estrela, gera um valor enorme). É de grande alcance -- os seus efeitos perduram no espaço por vastos anos-luz.

- A força eletromagnética. Tanto pode ser atrativa como repulsiva. É a força responsável pela maioria das interações que vemos no meio ambiente -- da luz que chega aos seus olhos ao simples facto de os eletrões que compõem os átomos do seu corpo se manterem em órbita do núcleo. É esta força que produz a eletricidade que faz o mundo moderno, por exemplo.

- A força forte. Tanto pode ser atrativa como repulsiva. É a mais forte (conhecida) de todo o Universo. É a responsável por manter unidos os elementos subatómicos que compõem o núcleo de um átomo (os quarks). No entanto, é uma força de muito curto alcance (a sua energia desaparece sensivelmente no diâmetro de um protão). Para se ter uma ideia de quão difícil é separar um núcleo de um átomo de hidrogénio, lembre-se de que para detonar uma bomba H faz-se explodir uma pequena bomba atómica mesmo ao lado.

- A força fraca. Tanto pode ser atrativa como repulsiva. É a força responsável pela maioria da radiação presente no universo. É mais forte do que a gravidade (esta é a mais fraca de todas), mas de curto alcance. É fundamental para que as estrelas possam "funcionar", pois sem ela não é possível a criação de elementos nem o decaimento radiativo. É através dela que um neutrão de um núcleo atómico se transforma num protão, expelindo um eletrão no processo, segundo uma experiência de Enrico Fermi em 1933, chamada de decaimento beta.

É sensivelmente nesta área que as experiências do Large Hadron Collider do CERN descobriram uma discrepância que não se coaduna com o Modelo Standard.

A teoria estipula que os quarks, em estado livre (isto é, sem estarem "colados" a outros -- pela força forte -- no núcleo de átomos), apenas duram uma fração de segundo, pois ou encontram outros quarks ou decaem em leptões (outro tipo de partículas) ou eletrões.

No entanto, os últimos cálculos, sobre quase 10 anos de experiências com "beauty" quarks (cuja existência foi confirmada em 2014 no LHC) conclui que há uma discrepância no decaimento entre os que se "transformam" em eletrões e os que decaem em leptões.

"A única razão para que estes decaimentos possam estar a acontecer a diferentes ritmos é alguma partícula nunca-antes-vista estar envolvida no decaimento", escrevem os autores da investigação, citados pela AFP.

Esta partícula, a existir, será a "Z-prime". A mais pequena unidade de uma nova força da natureza.

Será uma força muito fraca, que interagirá com eletrões e muões (os leptões fazem parte da família dos muões) de forma diferente.

Há ainda outra opção: outro (hipotético) elemento chamado lyptoquark, que é capaz de influenciar o decaimento de quarks e leptões. Estaremos a ver pela primeira vez a sua impressão digital?

É preciso mais tempo e mais experiência. Mas estas são sem dúvida excelentes notícias para a busca incessante do conhecimento. E só por isso devemos ficar muito excitados!

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