CIENTISTAS QUESTIONAM LEIS FUNDAMENTAIS

A confiança pública nas constantes da Natureza deve estar neste momento num mínimo histórico. A investigação recente encontrou evidências de que o valor de certas constantes fundamentais, como a velocidade da luz ou os parâmetros da força forte, terão tomado outros valores no passado.

"Não existe qualquer razão para que estas constantes sejam constantes," diz o astrofísico Michael Murphy da Universidade de Cambridge. "Estes números são famosos na Física, mas não existe qualquer razão para que sejam aquilo que são."

Os astrónomos observaram pequenas diferenças (da ordem da parte por milhão), mas as implicações desta descoberta são enormes: as leis da Física terão que ser reescritas, sem falar no facto de que para a explicação do fenómeno são necessárias mais 6 dimensões espaciais para além das três a que estamos habituados.

As evidências da variação das constantes provêm principalmente do estado de quasares.

Os quasares são objectos extremamente luminosos que são alimentados por buracos negros gigantescos. Alguns encontram-se de tal modo distantes que a sua luz foi emitida há cerca de 12 mil milhões de anos.

Os astrónomos estudam o espectro desta luz muito antiga para determinar até que ponto seria o Universo primitivo diferente do actual. Um espectro é essencialmente um conjunto de frequências que se decompõem com a ajuda de um prisma ou de uma rede de difracção e obtendo-se no visível algo parecido com o arco-irís constituído por todas as frequências que compõem a radiação. Buscam essencialmente linhas de absorção que são devidas ao gás que se encontra em nuvens de gás entre nós e os emissores dos quasares.

A luz dos quasares na sua viagem para a Terra atravessa nuvens de gás produzindo espectros de absorção.
Crédito: Michael Murphy, University of Cambridge
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Estas linhas indicam-nos com precisão a composição das nuvens, porque cada átomo tem uma impressão digital espectral, ou seja, um conjunto característico de frequências às quais absorve.

Em 1999, Murphy e os seus colegas encontraram as primeiras evidências concretas de que estas impressões digitais se alteraram ao longo do tempo. Usando o telescópio Keck no Havai, encontraram uma diferença na frequência entre as linhas medidas num quasar com mil milhões de anos e as linhas correspondentes quando medidas na Terra.

Algumas destas linhas não estavam bem caracterizadas na Terra, pelo que Murphy e os seus colegas fizeram ensaios laboratoriais cuidadosos para confirmar que existe de facto o desvio não explicado no espectro do quasar.

Uma vez que as frequências das linhas de absorção dependem de vários parâmetros, a observação de quasares é muitas vezes interpretada como indicando que a luz era mais rápida no passado, ou que o electrão tinha uma carga mais fraca.

Mas o físico teórico Carlos Martins da Universidade de Cambridge disse à LiveScience que isto não é inteiramente correcto declarando: "Não faz sentido falar de uma velocidade da luz ou carga do electrão."

Isto deve-se ao facto dos parâmetros que estão contidos nestas unidades poderem ser alterados. Suponhamos que a velocidade da luz, por exemplo, era medida um dia com uma régua e um relógio e no dia seguinte repetindo-se a mesma experiência se obtivesse um valor diferente. Ninguém poderia dizer se o que se alterara fora o tamanho da régua, a medição do tempo ou a própria velocidade da luz.

Para evitar esta confusão, os cientistas usam constantes adimensionais, número puros que são razões entre quantidades medidas.

No caso dos desvios dos dados de Murphy, a constante adimensional relevante usada é representada pela letra grega alfa e caracteriza a intensidade da interacção electromagnética.

Os investigadores verificaram que alfa era mais fraca no passado, mas também que outros "números famosos" poderão não ser imunes à acção do tempo.

"Será de esperar que ocorra alteração das constantes fundamentais" disse Murphy.

Por este motivo não foi uma total surpresa a descoberta de Patrick Petitjean do Instituto de Astrofísica de Paris - em Abril deste ano - da alteração da razão das massas do protão e do electrão que foi observada no espectro de absorção de um quasar.

A variação da massa pode ser interpretada como consequência da constante de acoplamento da força forte ser maior no universo primitivo, de acordo com declarações de Petitjean.

Constantes que variam ao longo do tempo são uma violação do princípio da equivalência de Albert Einstein que diz que qualquer experiência que teste a força nuclear e a força electromagnética deve produzir os mesmos resultados, independentemente de onde e quando a experiência seja realizada.

Se este princípio for violado então dois objectos que fossem largados num campo gravitacional poderiam cair com relações ligeiramente diferentes. Além disso, a teoria da gravitação de Einstein - a relatividade geral - deixaria de estar completamente correcta, diz Martins.

Uma alternativa popular à relatividade que assume que as partículas subatómicas são cordas vibrantes e que o Universo tem 10 ou mais dimensões já faz a previsão de que as constantes possam não o ser.

De acordo com esta teoria das cordas, as dimensões extra são-nos ocultadas, mas as constantes da Natureza estão presentes em todas as dimensões. Deste modo, se as dimensões extra se expandirem ou contraírem, notaremos uma alteração local das constantes do nosso universo 3D.

Se esta teoria das cordas não estiver correcta, o modelo actual da gravidade necessitará de uma revisão para ser unificado com as outras três interacções fundamentais.

"Temos uma teoria incompleta, pelo que olhamos para os buracos na teoria que nos possam ajudar a procurar uma nova teoria," diz Murphy. As constantes variáveis podem ser um desses buracos.

Links:
Michael Murphys Research

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SPACE (Fonte)