E Numa Questão de Probabilidades Nasceu o Universo

A mecânica quântica apresenta a previsão de que a matéria se produz constantemente a partir do nada. A Lei de Lavoisier aplica-se também aqui. Pares de partícula e anti-partícula aparecem espontaneamente para, depois, colidirem e anularem-se. No fim, nada se perde, nada se cria e fica tudo na mesma.

Em 1974, Stephen Hawking fez a previsão teórica de que se isto acontecesse em cima do horizonte de eventos de um buraco negro, uma das partículas seguiria viagem para fora, em nossa direcção e outra cairía no buraco negro. A observação dessa partícula foi chamada de radiação de Hawking.

“Até agora não havia maneira de medir esta radiação (…) mas um grupo de cientistas conseguiu criar uma maneira de aprisionar e puxar uma das partículas para  simular a queda para dentro do buraco negro. (…) Isso criou fotões dentro das frequências previstas pela teoria. (…) Apenas da indeterminação nasce matéria.”. (cróica de ciência)

Uma das características do mundo quântico é que as suas oscilações energéticas surgem por aleatoriedade e não requerem qualquer causa externa, pelo que Hawking explica que “a criação espontânea é a razão porque há algo em vez do nada”.

Ao olhar para longe no espaço, e para trás no tempo, reparamos que os corpos e algomerados celestes parecem se agrupar num ponto. Nos 10^-43 segundos, que é o tempo de Plank – período de tempo mais curto possível de calcular -, é o momento mais jovem possível de alcançar. Isto porque mais cedo do que isso a curvatura, a pressão e a temperatura do Universo primordial atingem valores na ordem do infinito. Além disso a distância entre partículas desce até zero. A isto se chama de singularidade e ocorre, também, em buracos negros.

Para ultrapassar a singularidade é necessário unir a teoria da gravitação, de Einstein e a teoria quântica numa teoria de gravitação quântica. Ou mais bonito: a Teoria de Tudo.

Alexander Vilenkin, professor de física, criou um modelo do Big Bang em que o “Espaço foi criado por um processo quântico (…) ao qual chama de túneis no tecido do espaço-tempo”. “A condição inicial (…) é a de um Universo com um raio em colapso” – nenhum Universo. Depois do Big Bang iniciou-se a inflação movida pelo campo chamado inflatão.

Vilenkin descobriu que “a expansão pode terminar em determinados locais da bolha primordial”. “Segundo este modelo existe uma rede de universos interligados que se expande até ao infinito e do qual surgem sempre novos universos” mas que nunca poderão ser comprovados.

Outra ideia, defendida por John Richard Gott e por Li-Xin Li, é de que “o Espaço-tempo é (…) um ramo do qual sai uma haste que se torna na raiz do próprio ramo. O loop temporal [por ser um sistema de gravidade em loop] teria apenas um “comprimento de Plank”, de 10^-35 metros.

Em 1988 Richard Feynman elaborou um diagrama – diagrama de Feynman – no qual previu o comportamento das partículas subatómicas. Hawking e James Hartle desenvolveram as teorias de Feynman e analisaram a soma dos caminhos percorridos pelos fotões desde o início até ao fim da sua trajectória – ao que se chama de Estado de Hartle-Hawking.

Neste momento vemos mais uma curiosidade da teoria quântica: “partículas elementares podem existir simultaneamente em vários estados, que se sobrepõem” que, ao serem observadas, “decidem-se” pelo seu estado. Isto leva-nos a responder que as histórias com menor probabilidade corresponderão a outros universos.

Hawking aposta na teoria de cordas como a candidata para a unificação da física e, por conseguinte, para a Teoria de Tudo. A teoria de cordas contempla partículas com 10^-33 centímetros e que podem vibrar num espaço de 10 dimensões. Nesta teoria tem lugar um elemento crucial para a unificação: o gravitão, responsável pela transmissão da força da gravidade.

Via New Scientist:
http://www.newscientist.com/article/dn19508-hawking-radiation-glimpsed-in-artificial-black-hole.html

Sobre a mecânica quântica:
http://cronicadaciencia.blogspot.com/2010/09/sobre-mecanica-quantica.html

Focus Magazin, Michael Odenwald

Crónica de Ciência, "Criação a Partir do Nada e Radiação de Hawking"

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Rápidas: Nova Descoberta no LHC

Dia 21 de Setembro foi anunciada uma descoberta feita numa das experiências no Grande Colisor de Hádrons (LHC), na potência de 7 TeV. 

Foi detectado que algumas partícular estão, de alguma forma, ligadas. Guido Tonelli, físico do Cern, diz que “o novo fenômeno apareceu em nossas análises em meados de julho” e ainda que "precisamos de mais dados para analisar completamente o que acontece e dar os primeiros passos para uma nova física, um novo mundo que o LHC, esperamos, vai nos permitir descobrir". Parece que "certas partículas são intimamente ligadas, de uma maneira que nunca foi observada nas colisões de protões".

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O Início do Universo: III - A Sopa de Quarks

Vamos viajar até antes do primeiro segundo ABB. Todo o Universo é uma sopa de quarks, leptões, fotões, bosões W e Z e os gluões. Sabemos que existiram pois os aceleradores de partículas recriaram as condições iniciais e provou-se a ocorrência destes componentes.

Neste momento começam a surgir respostas para as três grandes questões científicas nesta área - a natureza da matéria; a assimetria entre a matéria e a antimatéria; origem da granulosa sopa de quarks.

As grandes estruturas cósmicas estão unidas pela matéria escura. Neste momento há uma busca para “encontrar a estrutura unificadora para as forças e partículas da Natureza”. Esta procura levou à predição “de partículas estáveis (…) que poderiam construir a matéria escura”.

Um dos candidatos à matéria escura é o neutralino, com uma massa entre cem e mil vezes a o protão. Outro candidato é o axião. Esta é bastante leve, com apenas um trilionésimo da massa do electrão. Ambos os candidatos são “frios”, ou seja, movem-se lentamente. Assim, aglomeravam-se nas galáxias, e este poderá ser o segredo de porque existe mais matéria do que antimatéria.

No início havia um pequeno excesso de quarks em comparação com os antiquarks. Este pequeno excesso (1 quark para mil milhões de antiquarks) permitiu que à medida que o tempo ocorria cada vez mais matéria havia comparativamente à antimatéria.

Com a inflação as pequenas flutuações quânticas foram as sementes que se tornaram nas estruturas de hoje.

O grande problema da Física é a união, até agora incompatível, entre a Teoria da Relatividade Geral e a Teoria Quântica. A união destas duas teorias permite entender os momentos iniciais do Universo, os primeiros 10^-43 segundos.

A teoria das cordas prevê onze dimensões, sete extra mais as quatro familiares. Duas descobertas teóricas baseadas nesta teoria prevêem um multiverso. Primeiro, as equações da inflação sugerem que esta deve ocorrer várias vezes. Em segundo, as regiões inflacionárias formadas têm parâmetros físicos diferentes.

Assim, podem ser dadas respostas às questões “o que aconteceu antes do Big Bang?” ou “porque é que as leis físicas são como são?”. A resposta será “dentro de uma infinidade de universos, todas as possibilidades para as leis da física foram tentadas. Tais universos diferentes não podem ser testados. Não podemos saber como será um universo diferente nem se existem pois há uma barreira incontornável entre os universos… isto é, se há outros universos. Não nos podemos esquecer que estão em jogo várias ideias.

Fonte: Scientific American, Turner, Michael, “Origem do Universo” 

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CAPA: O Medo do Buraco-Negro no LHC

O blog Eternos Aprendizes mostra-nos porque não se deve ter medo de teorias da conspiração.

Em primeiro lugar uma introdução aos buracos negros: São descritos como uma singularidade e apresentam um horizonte de eventos. Transcrevendo: "Quando um corpo se aproxima do centro do buraco negro em uma distância menor que o raio do ‘horizonte de eventos’, ele não pode mais escapar." Esta estrutura cósmica é negra porque nem a luz consegue escapar ao seu campo gravítico. 

Se o Sol se tornasse num buraco negro como seria? Seríamos afectados por isso (claro, sem contar com a sua luz)?  Façamos as continhas: 

R=2GM/c^2, quer dizer que 

Rsol = [2*(6,67428*10^-11 m³/(kg.s²))*(1,9891*10^30 kg)]/300000 km/s = 

(atenção que é preciso dividir o resultado final por 100 000 000 para acerto) 

= 2,950 km de raio.

Se substituirmos o Sol por um buraco negro a geometria do Sistema Solar, em termos gravitacionais, não seria afectada. "As órbitas dos planetas permaneceriam praticamente as mesmas, porque o campo gravitacional que poderia produzir um buraco negro de Schwarzschild seria justamente análogo ao do Sol."

Um outro objectivo do LHC é encontrar assinatura de mini-buracos-negros. Caso existam poderão levar à formulação da teoria quântica da gravidade com a tão desejada ponte entre Teoria Geral da Relatividade e mecânica quântica.

Outra pergunta é respondida: Será possível criar mini-buracos-negros? "O raio de Schwarzschild para dois ‘pártons’ em colisão (quarks + glúons) no LHC é pelo menos 15 ordens de magnitude (10^-15 vezes) menor do que o comprimento de Planck – a menor distância ou  tamanho que um objeto pode atingir em nosso Universo convencional." E pronto, resposta dada.

Por último, há motivo para medos? "“De acordo com Stephen Hawking, a rigor, este evento não formariam um buraco negro estável. Eles se evaporam com o tempo, conforme o espectro da radiação de um corpo negro. Assim, a taxa de evaporação será inversamente proporcional à massa do buraco negro”."

Ricardo De Castro [ROCA] / CC BY-NC-ND 2.5

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O que Aconteceu às Previsões do LHC?

Alguém se lembra destas pérolas?

“pequenos buracos negros que se formariam dentro do LHC poderiam se juntar em um só. O buraco negro resultante dessa fusão começaria a sugar a matéria a sua volta e a crescer, iniciando um processo em cadeia que acabaria por engolir a Terra.” (Aqui)

“o Super ciclotrão que está a ser construído na Europa possa criar um… Buraco Negro não-evaporante capaz de engolir toda a Terra e até talvez o nosso Sistema Solar.” (Aqui)

“é quase certeza que sera aberto buraco negro no lhc! não será 1 mas vários!
mas lembre-se, as partículas giram na velocidade da luz, um buraco negro criado por partículas menores q um átomo iria diretamente ao espaço pois a velocidade é enorme, e se acontecer de esse buraco negro ficar na terra ele irá para o centro da terra! e caso isso aconteça demoraria bilhões de anos para que ele ganhe 1 m²” (Aqui)

Isto e muito mais…

Em primeiro gostaria de saber quem são estes fenomenais cientistas… hmm… pois, afinal não o são. Obvio! Mas é cómico ver a certeza com que falam das coisas que não percebem. Enfim.

Pior, como não podia deixar de ser apareceram as mais estapafúrdias aldrabices e mentiras, como aqui: "...Os nossos programas de pesquisa foram anulados e foi-nos vedado o acesso ao LHC. Enquanto tentávamos entender esta modificação repentina, descobrimos, sem o saber, um gravíssimo segredo de Estado (... )conseguindo obter, a partir daí, a curvatura do espaço-tempo. E então viram o futuro! Viram que o Homem alcançara sentidos ultra complexos..." (Aqui)

Eram cerca das 12am (GMT) quando se fez história em Genebra. Cada feixe de protões tem 3,5 TeV, num total de colisão de 7 TeV nas que é, até agora, a maior concentração de energia alcançada pelo Homem. “A energia é grande!” diz quem não percebe muito disto e só quer desacreditar a ciência. Contudo esta energia é equivalente a 7 mosquitos a voar, mas num raio muito pequeno. Isto faz com que a energia esteja muito concentrada e, consequentemente, muito quente. Estas seriam as condições iniciais do nosso Universo como o concebemos.

Um medo que tem andado na cabeça de muita gente é problema da formação de um buraco negro que engula o LHC, a Terra e até o Sistema Solar! O Eternos Aprendizes refere que se o Sol fosse um buraco negro, teria apenas 6 km de diâmetro e não alteraria qualquer órbita dos planetas do Sistema Solar porque o campo gravitacional não seria suficiente.

Uma das buscas desta experiência é procurar, não só, o Bósão de Higgs como também assinaturas de mini-buracos negros. A teoria de Stephen Hawking sugere que “a taxa de evaporação será inversamente proporcional à massa do buraco negro”.

Ainda o mesmo blog refere que a massa de um mini-buraco-negro é tão pequena que evapora em cerca de “um octilhão de um nanosegundo, desaparecendo instantaneamente”

Mas parece que afinal há alguma verdade nas promeiras referências deste post. De facto há coisas que podem desaparecer, não só quando o LHC entrou em funcionamento ontem, como vai acontecer quando o fizer a 14 TeV ou mesmo em Dezembro de 2012. Não, não somos nós que desaparecemos. São os posts, os blogs, os autores e a própria conspiração que desaparece num “plim!”. O que será da vidinha dessa gente que dizia males e azares do LHC ontem? Infelizmente essa gente é do tipo “não foi hoje é amanhã”.

Deixo ainda uns vídeos interessantes:

Fontes:

Ciência Hoje - "Primeira Colisão de Partículas no CERN em directo na Internet"

Público - "Maior Acelerador de Partículas Começou a Fazer Física a Sério"

Eternos Aprendizes - "Quem tem modo do LHC? Quem tem medo de um mini-buraco-negro?"

"Aceleradores Laser-Plasma: A Caminho da Fronteira de Energia: 10 GeV e mais Além", prof R.A. Fonseca, L.O.Silva

Terra que Gira - "Começaram as colisões de protões no LHC" 

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Rápidas: LHC em Direcção ao Auge da Ciência

No dia 19 de Março deste ano o LHC (Large Hadron Colider) atingiu um novo recorde mundial quando os feixes de partículas atingiram os 3,5 TeV (Tera-eletron Volt) de energia. Neste nível de energia será possível verificar a existência (ou não) do Bosão de Higgs e da matéria negra. 

O LHC vai recriar as condições energéticas do após Big Bang. "Com os dois feixes a 3,5 TeV, estamos à beira de lançar o programa de física do LHC”, disse Steve Myers, director do Cern.

Espera-se que dia 30 deste mês os físicos nos tragam pistas sobre o Bosão de Higgs, a partícula responsável por conferir massa a todas as outras.

Podem ler mais aqui.

 

Podem ainda ver em tempo real os testes! Aqui

Podem ler, também, neste blog. Nas etiquetas referentes às palavras-chave.

Seguem-se ainda dois vídeos:
 

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Varrer o Espectro

O satélite Plank está a estudar a radiação de fundo em microondas (RCFM). Contudo alguns cientistas  destacam que o Plank não estuda o seu espectro, que pode revelar detalhes interessantes.

A RCFM é formada por fotões, produzidos nos primeiros momentos do universo, que dispersaram a matéria até à idade em que o universo arrefeceu. Assim, os protões puderam unir-se aos electrões para formarem átomos de hidrogénio. Os protões unidos aos electrões formam átomos neutros, que não espalham fotões. Nesse momento começaram a viajar em movimentos rectilíneos, o que achatou o espectro.

Tal evento pode ser observado de duas formas:

1-      Uma ligação estável entre protões e electrões leva um certo tempo. Para isso o átomo tem de perder energia sob forma de fotões. Esses fotões emitidos poderiam retirar electrões de outros átomos. Contudo, com a expansão do universo, os fotões perderam energia o que resultou numa tendência do equilibro para a formação de átomos.

2-      O hélio, um dos elementos mais predominantes no universo, tem uma maior capacidade de retenção de electrões e, assim, formava átomos mais depressa do que o hidrogénio.

Os fotões de hélio e de hidrogénio acrescentaram impressões digitais à composição inicial do universo. Com a medição do número de fotões de hélio pode-se determinar a quantidade de hélio sintetizado no universo a partir de hélio presente nas estrelas.

Contudo há um problema: os fotões de hélio remontam a uma idade anterior à RCFM. Assim sendo “não pode ser detectado, como decaimentos exóticos de partículas”. Mas como os átomos de hélio se formam rapidamente, os fotões emitidos são fortemente concentrados em certas frequências – linhas espectrais. Em breve poderá “haver uma missão para varrer todas as frequências em busca de um pico no número de fotões”. “Para detectar essas, linhas é preciso observar uma posição fixa e fazer uma varredura em frequência” (José Alberto Rubiño-Martín, do Instituto de Astrofísica das Ilhas Canárias).

 Fontes:

Scientific American, Junho 2009 - "Bloco de Notas - Sensação Espectral", George Musser

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Campo de Higgs, a Massa e o Cientista

O meu primeiro post no astroPT é este: "Campo de Higgs, a Massa e o Cientista".

Campo de Higgs:

A 10-42 segundos após o Big Bang, crê-se que a temperatura terá sido cerca de 1032 Kelvin. N este momento todos os campos oscilavam violentamente. Ao arrefecer e expandir, a radiação e a densidade de matéria ficavam diluídas.

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.

O campo de Higgs é como um éter que banha todo o Universo. É bastante importante porque crê-se ser a sua partícula (o bosão de Higgs) a conferir massa às partículas.

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 os músculos 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. 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 Higgs.

Para acelerar um objecto submerso em água, teríamos de empurrar com mais força. Ele resistirá às nossas tentativas para mudar a sua velocidade mais fortemente do que quando não está na água, 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.

O bosão de Higgs é a única partícula do modelo padrão que ainda não foi observada. Quando se confirmar experimentalmente a sua existência iremos saber o porquê das massas de cada partícula do modelo padrão. O bosão de Higgs foi predito em 1964 pelo físico britânico Peter Higgs, trabalhando as ideias de Philip Anderson.

O LHC vai dar-nos uma resposta. Qualquer que seja a resposta será sempre importante. Ou confirmará a previsão, o que é fantástico, ou não confirma, o que será maravilhoso pois temos de procurar mais e novas ideias vão jorrar. O cientista não pode estar à espera de uma resposta favorável à sua ideia. O cientista estuda a natureza tal qual ela é e funciona. Qualquer que seja a resposta é a abertura para a descoberta da realidade.

Na Gazeta de Física podemos encontrar uma excelente analogia com o campo de Higgs. Vou transcrever a descrição:
“..Entra na sala um cientista de grande renome, uma verdadeira estrela, e à medida que atravessa a sala cria, naturalmente, a cada passo, uma aglomeração de admiradores, ansiosos por falarem com ele.

…Isto impede-o de percorrer a sala normalmente, criando-lhe uma resistência ao movimento, como se a sua massa aumentasse, tal como acontece a uma partícula que se move através de um campo de Higgs.

…Se um rumor atravessa a sala,

… também produz um efeito de aglomeração, mas desta vez entre os próprios cientistas na sala. Estes aglomerados são como as próprias partículas Higgs.”

Poderão ver as ilustrações na fonte.

Fontes:
“O Tecido do Cosmos”, Brian Greene

Wikipedia – Bosão de Higgs

Gazeta de Física – “O que é o bosão de Higgs e porque o queremos encontrar?”

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Rápidas: O que Aconteceu no LHC?

O blog Ensino Física Quimica explica-nos o que realmente aconteceu no LHC para ficar um ano em reparações.

Aqui fica o vídeo:



Tradução realizada pelo aluno Miguel Simão da Escola Secundária c/ 3º CEB Dr. Joaquim de Carvalho, recorrendo ao dotsub, a partir da transcrição em inglês da conferência TED "O que é que correu mal no LHC?" por Brian Cox (Fevereiro de 2009):

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Universos Paralelos

Os físicos que estudavam o nível quântico perceberam algumas coisas peculiares nesse mundo minúsculo. Uma delas é que as partículas que existem nesse nível conseguem tomar diferentes formas arbitrariamente. Por exemplo: os cientistas observaram fotões actuando como partículas e ondas. Até mesmo um único fotão tem esse desvio de forma.

Devido ao Princípio da incerteza de Heisenberg, não se pode saber, simultaneamente a posição e a velocidade uma partícula. Por este motivo usa-se a função de onda, que indica as probabilidades de a partícula estar numa determinada posição.

A interpretação de Copenhague da mecânica quântica apoia a ideia do Princípio da Incerteza de Heisenberg. Essa interpretação afirma que todas as partículas quânticas não existem num ou noutro estado, mas em todos os estados possíveis ao mesmo tempo. A soma total dos possíveis estados de um objecto quântico é chamada de sua função de onda. A condição de um objecto existir em todos seus possíveis estados, de uma só vez, é chamada de superposição.

A observação parece "aprisionar" um estado particular da realidade, da mesma forma que se pode dizer que uma moeda é "cara" ou "coroa" quando é apanhada. De acordo com a mecânica quântica, as partículas não-observadas são descritas por "funções de onda", representando uma quantidade de múltiplos estados "prováveis". Quando o observador mede, a partícula se acomoda a uma dessas múltiplas opções.

A equipe de Oxford, liderada pelo Dr. David Deutsch, mostrou matematicamente que a estrutura tipo "arbusto" - criada pelo universo que se divide em paralelas versões de si mesma - pode explicar a natureza de probabilidades dos resultados quânticos.

Há uma realidade escondida por detrás da função, a partícula estará numa das posições. Como se atravessa o abismo entre a função e a observação?

A abordagem de Heisenberg vê as funções de onda como uma personificação daquilo que sabemos acerca da realidade.

Na abordagem de Everett qualquer resultado potencial incorporado numa função de onda vê a luz do dia, em que cada resultado flui através do seu próprio universo separado. Se uma função de onda diz que um electrão pode estar longe, então, noutro universo, uma versão nossa irá encontrá-lo lá, noutra versão, noutro universo, irá encontrá-lo ali, noutro sítio.

Numa terceira abordagem, de Bohm, afirma que partículas como o electrão possuem posições definidas e velocidades definidas, tal como na física clássica. As posições e velocidades serão propriedades que não estão à vista, variáveis escondidas

Na quarta abordagem, de Ghirardi, Rimini e Weber, modifica-se a equação de Schrödinger. Esta modificação sugere que, para uma partícula individual, a sua função colapsa espontaneamente. Tal acontece a cada mil milhões de anos aproximadamente. Para objectos grandes, com biliões de partículas, as probabilidades de colapso de uma partícula é grande. Nestes objectos o colapso da função de uma partícula provoca um efeito de cascata que leva todas as partículas do objecto a colapsarem no mesmo instante. Deste modo os objectos grandes têm sempre uma configuração definida.


Para saber mais aqui fica o fascinante "Universo Elegante", de Brian Greene. Em vídeos:

http://www.pbs.org/wgbh/nova/elegant/program.html


fontes:
Brown University

“O Tecido do Cosmos”, Brian Greene

http://www.telegraph.co.uk/scienceandtechnology/science/sciencenews/3307757/Parallel-universe-proof-boosts-time-travel-hopes.html

http://pt.wikipedia.org/wiki/Fun%C3%A7%C3%A3o_de_onda

http://davinci.if.ufrgs.br/wiki/index.php/Superposi%C3%A7%C3%A3o

http://pt.wikipedia.org/wiki/Interpreta%C3%A7%C3%A3o_de_Copenhaga

http://ciencia.hsw.uol.com.br/quantum-suicidio3.htm

http://petroleo1961.spaces.live.com/Blog/cns!7C400FA4789CE339!1160.entry

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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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