Falha no 'Big Bang' apresenta um grande mistério

Dan Vergano

Uma experiência de colisão de átomos deixou os físicos confusos com as teorias existentes sobre os momentos que se seguiram ao "Big Bang", que os cientistas dizem ter criado o universo. Pesquisadores conduziram a experiência ao longo de três anos no Departamento de Energia do Laboratório Nacional Brookhaven, em Long Island, Nova York.

Milhares de colisões de átomos de ouro ocorreram na instalação do Colisor Relativístico de Íons Pesados do laboratório. A meta era criar um gás com carga com mais de 1 trilhão de graus, até 150 mil vezes mais quente que o núcleo do Sol. Este era o clima que os cientistas imaginavam que se seguiu ao Big Bang.

Em vez disso, as colisões criaram bolas de fogo do tamanho de uma ponta de alfinete com matéria que se comportava como um líquido em alta temperatura, em vez de um gás, durante sua existência infinitesimalmente breve, informou a equipe na segunda-feira.

"É um grande enigma e uma grande surpresa", disse Dmitri Kharzeev, de Brookhaven. Os resultados serão relatados em um encontro da Sociedade Americana de Física, em Tampa, e serão publicados na revista "Nuclear Physics A".

Os físicos esperam que, compreendendo o comportamento às vezes inesperado das partículas fundamentais em temperaturas muito altas, eles poderão desvendar as regras que governam todas as condições.

A experiência do Big Bang foi uma colaboração de quatro equipes de cientistas e reuniu resultados de experiências separadas de detecção de partículas. Centenas de pesquisadores estiveram envolvidos.

Seus resultados anteriores sugeriram que as colisões atômicas criaram uma mistura primordial conhecida como plasma "quark-glúon". Mas em vez de se comportar como um gás com carga, ou plasma, e se mover em caminhos independentes, as partículas subatômicas dentro das colisões se moveram coletivamente em resposta à variações de pressão, como os líquidos.

"O fato de poderem extrair destas colisões vislumbres de como esta matéria se comporta é um grande sucesso por si só", disse o físico Hans Georg Ritter, do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, na Califórnia.

Quarks e glúons são subpartículas dentro de prótons e nêutrons, que são os blocos de construção dos átomos. Desde o resfriamento que se seguiu ao Big Bang, 13,7 bilhões de anos atrás, estas subpartículas geralmente nunca são vistas liberadas de prótons e nêutrons. Elas estão presas dentro destas partículas por fortes forças atômicas.

Tentando duplicar os momentos que se seguiram ao Big Bang, os cientistas usaram as colisões de alta energia entre átomos pesados de ouro para separar quarks e glúons de seus contêineres de prótons e nêutrons. Os cientistas esperavam misturá-los como um gás contínuo, com carga, mas parece que isto não aconteceu.

Alguns poucos observadores expressaram temor de que a colisão dos átomos poderia criar versões em miniatura de estrelas em colapso --buracos negros minúsculos que consumiriam Long Island, disse Sam Aronson, de Brookhaven. "Mas está bem claro que isto não aconteceu."

Em vez disso, a equipe ficou com uma descoberta intrigante que eles dizem que afetará a forma como a física considera os primeiros momentos do Big Bang. Kharzeev disse que os físicos ainda estão ponderando como o universo inicial realmente se desenvolveu se a matéria se comportou como líquido em vez de gás.

As partículas pós-colisão agiram como líquidos "perfeitos", que agem quase uniformemente em concerto e dissipam calor rapidamente. Os pesquisadores estão tentando conciliar seus resultados com o comportamento da bola de fogo primordial, que durou 380 mil anos após o Big Bang.

Em 2003, a sonda WMAP detectou a assinatura desta bola de fogo nas microondas da radiação cósmica de fundo que toma todo o céu.

Além disso, a descoberta de que as colisões da equipe de pesquisa produziram um líquido perfeito em vez de um gás é particularmente intrigante, sugeriram os pesquisadores, porque combina com alguns aspectos da teoria das cordas. Esta é uma explicação da física fundamental que trata as partículas físicas como minúsculas cordas em vez de objetos como pontos, e incorpora líquidos perfeitos.

A teoria das cordas aspira se tornar uma "teoria de tudo" que unifica todas as forças da natureza, disse o físico Dam Thanh Son, da Universidade de Washington, que não fez parte da equipe de pesquisa. Ele disse em um e-mail que os resultados "nos ajudarão a descobrir a profunda ligação entre o mundo real e a teoria das cordas", disse ele. "Isto seria fantástico."

Apesar do sucesso das experiências, cortes de verbas no Departamento de Energia provavelmente reduzirão o tempo de operação do programa de 30 semanas para 12 semanas no próximo ano, disse Aronson. "Será um duro golpe na produtividade do programa, mas nós prosseguiremos." Experiência conduzida por cientistas dos EUA não confirma a teoria George El Khouri Andolfato

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