Os cientistas são capazes de recriar o Big Bang?

Introdução a Os cientistas são capazes de recriar o Big Bang?

De acordo com a teoria do Big Bang, bilhões de anos atrás o universo inteiro estava comprimido em uma área de volume zero e densidade infinita. Então, essa área se expandiu e seu tamanho aumentou em centenas de vezes em menos de um segundo. Nesses primeiros momentos, o universo estava repleto de energia, boa parte dela na forma de intenso calor. À medida que o universo crescia e se resfriava, parte dessa energia foi transformada em matéria.

Quando falamos em construção da matéria, em geral, nos concentramos nosátomos. Os átomos consistem de um núcleo que contém ao menos uma partícula subatômica de carga positiva, chamada próton. O núcleo também pode conter uma ou mais partículas de carga neutra chamadas nêutrons. Partículas de carga negativa chamadas elétrons cercam o núcleo e se movem rapidamente em torno dele nos limites de uma esfera de energia.

© istockphoto.com / Duncan Walker Os cientistas estão mesmo tentando recriar o Big Bang?

 

Mas nos estágios iniciais do Big Bang, não era possível a formação de átomos. O universo era denso e quente demais. De fato, nos momentos iniciais do 1° segundo do Big Bang, nem mesmo prótons e nêutrons podiam se formar. Os teóricos do Big Bang acreditam que o universo estivesse repleto de partículas subatômicas como os neutrinos, partículas desprovidas de massa, ou os quarks, partículas elementares que se unem para formar partículas maiores, como os prótons e os nêutrons. 

Os cientistas denominam a força que une os quarks para formar partículas maiores de interação nuclear forte. Ela é tão forte que, sob circunstâncias normais, é impossível observar os quarks. Isso se deve ao fato de que os quarks se combinam de maneira tão estreita que é difícil separá-los. Por muitos anos, a única prova de que os quarks existiam provinha de modelos matemáticos de como o universo funciona. Os modelos requeriam a presença de partículas como os quarks para que fizessem sentido. 

Hoje, os cientistas conseguem tomar partículas como os prótons e nêutrons e dividi-las em quarks e glúons - partículas sem massa que intermedeiam a força entre os quarks. Os quarks e os glúons só se mantêm separados por frações de segundo antes de começarem a decair, mas isso basta para que os cientistas possam observá-los usando equipamentos poderosos. 

Como os cientistas fazem isso? Eles estão realmente recriando o Big Bang? Leia adiante para descobrir. 

O Big Bang em laboratório?

O mundo das partículas subatômicas é paradoxal. Os cientistas usam algumas das maiores máquinas do mundo a fim de estudar algumas das menores partículas que conhecemos. Os aparelhos que eles empregam são extremamente precisos e sofisticados, mas dependem de uma abordagem quase violenta. Esses métodos e aparelhos permitem que cientistas vislumbrem como o universo deve ter sido em seus primórdios.

A maneira pela qual os cientistas observam as partículas minúsculas de matéria que compõem partículas subatômicas como os prótons e os nêutrons é tanto elegante quanto primitiva. Eles promovem colisões entre partículas subatômicas e estudam os destroços que sobram desses fortes choques. Para fazê-lo, empregam poderosas máquinas conhecidas comoaceleradores de partículas. 

Cortesia Fermilab
Vista aérea do Laboratório Nacional Fermi de Aceleradores 

Os aceleradores de partículas disparam feixes opostos de partículas subatômicas como prótons, em cursos de colisão. Alguns aceleradores são lineares e outros são circulares. Eles podem ser muito longos - os aceleradores circulares podem ter quilômetros de diâmetro. Os aceleradores usam bancos de imãs para acelerar os feixes de prótons em seus percursos por tubos muito finos. Assim que os feixes de prótons atingem uma determinada velocidade, o acelerador os coloca em curso de colisão. Quando as partículas colidem, elas se dividem em suas partes componentes, como os quarks. 

Os sabores dos quarks Os cientistas dividem os quarks em seis sabores:  Up Down Charm Strange Top Bottom Até onde os cientistas são capazes de determinar, os quarks só se unem em combinações de dois, três ou cinco quarks. Diferentes combinações de quarks criam diferentes tipos de matéria.

Essas partículas subatômicas decaem em frações de segundo. Apenas por meio de poderosos computadores, os cientistas têm a esperança de detectar a presença de um quark. Em 2006, uma equipe de cientistas da Universidade da Califórnia, em Riverside, reportou ter detectado um quark top, o mais massivo dos tipos de quarks. A equipe havia usado um acelerador de partículas para causar colisão entre um próton e umantipróton. Eles detectaram a presença do quark depois que este já havia decaído. O processo de decaimento deixou uma assinatura eletrônica identificável [fonte: Universidade da Califórnia, Riverside - em inglês].

Isso significa que os cientistas são capazes de recriar o Big Bang? Não exatamente. Em lugar disso, eles esperam simular as condições existentes nos primeiros momentos do universo. Isso envolve criar uma área densa e quente de matéria e energia. Ao estudar essas condições, os cientistas podem aprender mais sobre como o nosso universo se desenvolveu. Mas não são capazes de recriar o período de rápida expansão a que denominamos Big Bang.

Pelo menos não ainda.