Rápidas: Colisão de Campos

No blog Eternos Aprendizes é apresentado um é-nos apresentada a hipótese de que "o Universo ainda está se expandindo e que vivemos em uma diminuta região de estabilidade, uma bolha cósmica em meio a uma gigantesca tormenta universal." A pergunta que fica é: como podemos aferir esses Universos se estão para além do nosso?

Neste artigo de Anthony Aguirre e Atthew Johnson, de 21 de Setembro de 2009. Transcrevo o abstract (in Eternos Aprendizes):

"Neste quadro de eterna inflação guiada por uma potência escalar de mínimos múltiplos, nosso Universo observável reside dentro de uma das diversas bolhas formadas pelas transições de um falso vácuo. Essas bolhas necessariamente colidem entre si, perturbando a homogeneidade e isotropia de nossa bolha interior e possivelmente levando a assinaturas detectáveis na porção observável de nossa bolha cósmica, potencialmente na radiação cósmica de fundo de microondas (CMB – Cosmic Microwave Background) ou outras sondagens de alta precisão. Isto constitui um teste direto experimental da teoria da eterna inflação e o cenário do vácuo da teoria das cordas. A forma simplificada de abordar esta possibilidade pode se resumir a responder 3 questões: O que acontece em uma colisão genérica em bolhas cósmicas? Quais são os efeitos observacionais que poderiam ser esperados? Como poderíamos observar tal colisão? Nesta revisão nos relatamos o progresso corrente em cada uma destas questões, melhoramos alguns dos resultados existentes e tentamos estabelecer direções para futuras pesquisas."

A resposta poderá estar na colisão dos campos dos outros Universos com o nosso. "Este choque cósmico haveria deixado seu marca na forma de várias facetas simétricas na radiação cósmica de fundo de microondas". A sonda Plank está a captar imagens da Radiação Cósmica de Fundo em Microondas, e poderá revelar surpresas.


Fontes:

Eternos Aprendizes - "Quando Universos colidem, como saber sobre isso?"

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Universo Elegante em vídeo

Finalmente, um documentário baseado no livro "O Universo Elegante", de Brian Greene.

Este livro venceu o Aventis Science Prize 2000 para o melhor livro de ciência em língua inglesa.

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O que o LHC anda a fazer

Ao contrário do que li em vários comentários absurdos, Não houve nenhum buraco negro que tivesse "comido" um dos magnetos do túnel, nem os cientistas derramaram hidrogénio líquido com o fim de "matar" o tal buraco negro.

Um dos objectivos do LHC é o de detectar o bósão de Higgs.



A Teoria por detrás é a seguinte:


Campo de Higgs

A 10-42 segundos após a explosão, crê-se que a temperatura foi cerca de 1032 Kelvin. Todos os campos oscilavam violentamente.
À medida que o universo arrefecia e expandia, a densidade de matéria e radiação caía. As ondulações aproximaram-se de 0 (em média)
Quando a temperatura baixou o suficiente, o campo de Higgs condensou num determinado valor não nulo através de todo o espaço. O universo estaria, então repleto de um campo de Higgs uniforme e não nulo.
Para forçar um campo de Higgs a ter valor zero teríamos de elevar a sua energia e a região do espaço não estaria tão vazia como poderia estar. Remover um campo de Higgs é equivalente a adicionar energia à região.

Higgs e a origem massa

Podemos sentir os nossos músculos a trabalhar. Quanto maior a massa do objecto a ser movido, maior a força que terão de exercer. Neste sentido, a massa de um objecto representa a sua resistência a mudanças do seu movimento. De onde vem esta resistência a ser acelerado? O que dá inércia a um objecto?

O oceano de Higgs, no qual estamos todos imersos, interage com os quarks e com os electrões: resiste às suas acelerações. Nós sentimos o campo de Higgs. As forças que exercemos milhares de vezes por dia para mudar a velocidade deste ou daquele objecto são forças que lutam contra o arrastamento do oceano de Higs.

Para acelerar uma bola de pingue-pongue submersa em melaço, teríamos de empurrar com muito mais força. Ela resistirá às nossas tentativas para mudar a sua velocidade mais fortemente do que quando não está no melaço, e assim comporta-se como se tivesse aumentado a sua massa. As partículas elementares resistem a tentativas de mudança das suas velocidades – adquirem massa.

Se não fosse o campo de Higgs, todas as partículas fundamentais seriam como o fotão, e não teriam qualquer massa.

Arrefecimento do universo

O campo de Higgs condensa num valor não nulo a mil biliões de graus (10¹⁵). É a temperatura para a qual se acredita que o universo tenha baixado um centésimo de bilionésimo (10^-11) de segundo após o Big Bang, o campo de Higgs flutuavapara cima e para baixo, mas tinha um valor médio 0. Um oceano de Higgs não se podia formar a tais temperaturas porque estava demasiado quente. Não havi resistência ao movimento acelerado, todas as partículas tinham massa igual a zero.

Existe uma mudança de aparência e a transição de fase é acompanhada por uma redução de simetria. Várias espécies de partículas adquiriram massas não nulas. Após a condensação do campo de Higgs, as massas das partículas transmutaram-se em valores não nulos e perdeu-se a simetria entre as massas.

A simetria entre fotões, partículas W e Z verificava-se antes da formação do oceano de Higgs. Já que estas partículas transmitem as suas forças respectivas, a simetria entre elas significa que há simetria entre as forças. A temperaturas que vaporizam o vácuo cheio de Higgs de hoje, não há distinção entre a força nuclear fraca e a força electromagnética.

Aquilo que normalmente consideramos o espaço vazio – vácuo – desempenha um papel central em fazer que o mundo se pareça com aquilo que é. Só vaporizando o vácuo, elevando a temperatura o suficiente para que o campo de Higgs evapore – adquira um valor médio de zero -, se tornaria evidente a simetria total que serve de base às leis da natureza.

Através de colisões deveria ser possível extrair uma partícula de Higgs. Essa confirmação produziria indícios directos de uma era antiga, em que vários aspectos do universo de hoje que nos parecem diferentes eram parte de um todo simétrico.

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