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Entenda de uma vez: o que é matéria escura?

A maior parte da massa do Universo é feita sabe-se lá do quê. E se para cada partícula houver uma partícula supersimétrica desconhecida?

Durante muito tempo os físicos apostaram que o Modelo Padrão poderia muito bem ser a última bolacha do pacote (entenda o que é o Modelo Padrão aqui). Hoje sabemos que ele é, na melhor das hipóteses, a penúltima. Isso porque, em nossas atuais receitas de como se faz um Universo, há mais ingredientes do que aqueles contidos na teoria.

O principal enigma aqui é a misteriosa  “matéria escura”,  codinome para “não sabemos o que é, mas podemos ver seus efeitos”. Desde a década de 1970, astrofísicos vêm notando que as galáxias parecem ter muito mais massa do que se pode observar ao telescópio (cinco vezes mais, para ser exato). Essa massa extra é invisível, mas se faz notar por meio da gravidade que exerce.

Do que ela seria feita? Não há partículas conhecidas que possam responder por elas. Daí uma das motivações mais fortes impelindo os físicos hoje a procurar respostas que vão além do Modelo Padrão. Uma das ideias mais elegantes é a da supersimetria.

É simples e encantadora. Já vimos como as partículas todas são divididas em dois tipos básicos, os bósons e os férmions. O que as variadas propostas de supersimetria fazem é basicamente se perguntar: e se para cada férmion conhecido existir um bóson desconhecido correspondente, e vice-versa?

Diversas tentativas de estender o Modelo Padrão com partículas supersimétricas foram desenvolvidas nos últimos 40 anos e apresentam resultados interessantes. De cara, elas geram uma possível explicação para a misteriosa matéria escura.

Concluída a saga do Modelo Padrão, com a descoberta do bóson de Higgs, em 2012, a física de partículas está agora focada em descobrir pistas de como ir além dele, e a busca por evidências de supersimetria ocupa o topo da lista de prioridades. Infelizmente, até agora, o LHC (Grande Colisor de Hádrons) não encontrou indício de fenômenos além do Modelo Padrão. Isso, por si só, já descarta alguns dos modelos de supersimetria, mas não todos. E recentemente apareceram alguns resultados intrigantes vindos do estudo de raios cósmicos.

Em março de 2016, dois sinais detectados por uma antena da Nasa, voando sobre a Antártida num balão, causaram curiosidade. Os sinais não vinham do céu, mas do chão. O melhor palpite é que essas partículas tivessem sido geradas nas profundezas do espaço e tenham atravessado o planeta até chegar ao detector. Mas uma coisa não batia: elas tinham energia incompatível com qualquer partícula conhecida.

Até aí, podia ser um falso positivo. Mas em setembro de 2018 outro grupo encontrou três sinais parecidos, só que em outra base de dados, a do Observatório de Neutrinos IceCube, também na Antártida. Para atiçar ainda mais, as cinco detecções se parecem muito com o que se esperaria de uma partícula supersimétrica.

Ainda é cedo para comemorar. Mas pode ser a primeira pista para o que vem depois do Modelo Padrão. O que não faltam são mistérios a explorar. Além de explicar a matéria escura, os físicos ainda penam para entender a chamada  “energia escura”  – uma misteriosa força que responde por 68% do conteúdo total do Universo (os outros 27% seriam matéria escura, e apenas 5%, matéria visível). Isso sem falar no fato de que eles ainda não conseguiram integrar no mesmo pacote suas duas teorias fundamentais: a relatividade geral, responsável pela ciência do muito grande, e a mecânica quântica, dona dos fenômenos nas menores escalas.

Há muitas propostas em cena para abrir caminho para essa futura teoria. A mais popular sugere algo muito louco: imagine que cada partícula na verdade seja uma cordinha minúscula, vibrando. Dependendo do padrão de vibração, ela se manifestaria como uma partícula diferente. E o detalhe: tudo isso se daria em dez dimensões espaciais, algumas delas tão pequenas que não podemos ver. Essa é a Teoria das Supercordas.

Para quem não gosta, há quem sugira outras maneiras de  “quantizar” a gravidade, e há até quem defenda que relatividade geral e mecânica quântica jamais serão integradas. De todas essas possibilidades, a supersimetria se sobressai por ser apenas a ponta do iceberg: a ideia que está mais perto de ser confirmada – ou refutada.


Matéria escura
Substância desconhecida que interage com a matéria somente por meio da gravidade.


Energia escura
Misteriosa força que age na contramão da gravidade, acelerando a expansão do Universo.


Quantizar a gravidade
Descrevê-la por meio de uma partícula, o gráviton, em vez de pela relatividade.