Preparação da Unificação das Interações Fundamentais – Parte 3

Parte 3

Nosso vácuo (que é por definição o estado de energia zero, momento zero, carga zero, etc.) está em algo polarizado e nossa experiência corrompida: nós medimos a energia de repouso do fóton e encontramos zero, enquanto a energia do weakon é de 80 GeV. Todavia, se fôssemos fazendo experiências para energias muito maiores que 100 GeV, os weakons se comportariam quase como partículas de pequena massa e as forças fracas teriam a mesma intensidade das eletromagnéticas. Nesta faixa de energia, a simetria oculta se tornaria aparente, como foi o caso no primitivo e ainda quente universo, e como aconteceu no exemplo do ferromagneto, que para alta temperatura perde sua polarização cedendo ao movimento térmico dos dipolos. Como o exemplo acima mostra, a quebra de simetria tem existência conhecida de outros setores da Física. Todavia, a aplicação desses conceitos às interações fundamentais é muito recente e coloca alguns velhos problemas numa completamente nova perspectiva. (As diferentes constituições e naturezas dos corpos astronômicos poderia ser vista por este prisma? Seriam devidas à quebra de simetria?). A compreensão da relevância das simetrias quebradas é provavelmente o mais importante avanço na física teórica das partículas, após a descoberta da não conservação de paridade. Cedendo às possibilidades oferecidas pelo mecanismo da quebra de simetria, é agora possível construir teorias tão simétricas quanto necessário para satisfazer o princípio da invariância do Gauge e, ao mesmo tempo, explicar as grandes assimetrias observadas no mundo físico. Estas assimetrias dominam o mundo da baixa temperatura, com o qual lidamos, mas desaparece quando a temperatura é tão alta que a energia envolvida nas colisões entre partículas é muito maior que centenas de GeV.

Voltando à apresentação de Weinberg deste intrigante assunto: “Eu quero dizer uma palavra sobre o mais paradoxal aspecto das teorias de Gauge. Com justiça, você deve ter-se surpreendido acerca das bases para minha referência a uma simetria que impôs um relacionamento de família envolvendo o fóton e as partículas W e Z que produzem as ligações fracas. Além de tudo, elas não são de tudo semelhantes; o fóton não tem massa e as outras são muito mais pesadas que qualquer partícula conhecida. Como elas podem ser identificadas como membros de uma mesma família? A explicação para isto aparece numa disciplina inteiramente diferente (diferente?), a Física do Estado Sólido. É a idéia de quebra de simetria. Ainda que uma teoria postule um alto grau de simetria, não é necessário que os estados descritos pela teoria; isto é, o estado das partículas, exibam simetria. Isto soa paradoxal, mas deixem-me dar um exemplo. Uma taça redonda é simétrica em torno do eixo central. Se uma bola é colocada dentro da taça, ela rola em redor e vai para o repouso em torno do eixo de simetria, ou seja, o fundo da taça. Se ela fosse para o repouso em qualquer outro lugar, pareceria que a solução para o problema violou a simetria do problema. Mas, poderíamos ter uma outra taça na qual uma saliência simétrica tenha sido feita no fundo. Nesta taça, uma bola iria repousar em algum ponto no vale redondo formado no fundo da taça, o que quebra a simetria, pois a bola não está sobre o eixo de simetria. Por isso, problemas simétricos podem ter solução assimétrica. Este tipo de quebra de simetria é análogo àquele evidente nas teorias de Gauge. Uma expressão melhor seria “simetria oculta”, porque a simetria está realmente presente e pode-se usá-la para fazer predições, inclusive a existência de forças fracas. Neste particular exemplo, pode-se usar a simetria para predizer a forma com que a bola oscilará se for perturbada; nas teorias de Gauge unificadas das interações fracas e eletromagnéticas, prediz-se a existência de interações e muitas das suas propriedades. Nada na Física parece tão esperançoso para mim como a idéia de que é possível para uma teoria ter um muito alto grau de simetria que é oculto de nós num plano de vida comum.”

No modelo do cristalino, já introduzido aqui, a distorção local do campo representada pelo defeito e sua interação – campo gravitacional – é a saliência no fundo da taça do exemplo de Weinberg, isto é, o motivo de quebra da simetria superior, oculta na nossa escala física.

Weinberg continua: “Há também uma especulação muito interessante que, para uma certa temperatura, a forma da segunda taça voltará para a primeira; isto é, a presença da saliência depende das condições físicas externas de temperatura, densidade, etc. Isto sugere que no universo primitivo, quando a temperatura foi extremamente alta, as forças da natureza não devem ter sido meramente relacionadas por uma simetria oculta, mas antes, foram realmente todas semelhantes; as interações fracas, eletromagnéticas e fortes, devem todas terem sido de longo alcance, do tipo inverso do quadrado com a mesma intensidade.”

No nosso modelo, a fase mais primitiva do universo é o imponderável frio de um meio perfeitamente ordenado e de dimensões infinitas. Também, se para uma certa temperatura uma distorção local pode ser recozida, como no exemplo da taça, isto somente poderá ocorrer por imposição de condições físicas externas aos limites da distorção. Que campo é este? Parece ser o Cristalino.

Há ainda algumas questões incômodas, e que não querem calar: como unificar as interações a partir de uma base de conhecimento parcial e elementar sobre o Universo?

O estabelecimento de um conhecimento imparcial e profundo acerca das próprias interações está a exigir um mergulho no vazio essencial de todos os fenômenos. Por ser imponderável, está a exigir também o abandono de certos paradigmas da ciência, por exemplo, de que necessitamos de “naves – agentes interferentes” para penetrar o desconhecido, trazendo à luz as suas reações. Do ponto de vista da Física contemporânea, a questão é: como interagir com o nada?

A nossa visão-concepção de Universo estaria toda distorcida? Se aceitarmos o postulado de um Cristal Perfeito, a resposta é: Sim!

Preparação da Unificação das Interações Fundamentais – Parte 1.

Preparação da Unificação das Interações Fundamentais – Parte 2
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Amaldi, U. – Particle Accelerators and Scientific Culture – CERN-79-06, Experimental Physics Division, July, 12 1979 – Genova – Italy

Buraco Negro

N.T. as notas do tradutor – Marcos Ubirajara de Carvalho e Camargo – encontram-se grafadas em itálico.

 

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