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O gigante e os anões

Quanto mais fundo é o mergulho no átomo, mais estranho é o comportamento da matéria.

Para estudar os grãozinhos mais ínfimos da matéria, os cientistas inventaram na década de 30 uma máquina que, em suas versões mais modernas, se tornou gigantesca – o acelerador de partículas. Ele funciona como uma pista de corrida para as menores partes do átomo. A idéia é acelerá-las a velocidades próximas à da luz (300 000 quilômetros por segundo), fazendo-as trombar de frente. Nesses choques, elas se quebram em cacos ainda menores. Os estilhaços são observados para conferir como se comportam na prática, e assim pôr à prova as teorias. Nas máquinas mais sofisticadas, o objetivo principal é o de achar, em meio aos fragmentos das trombadas subatômicas, alguma partícula nunca vista antes. Praticamente tudo o que se sabe sobre os pedaços do átomo menores do que o próton, como os quarks (veja o quadro na página ao lado), foi descoberto com esses enormes aparelhos.

Há atualmente três grandes aceleradores no mundo. O maior deles, o LEP, sigla em inglês para Grande Acelerador de Elétrons e Pósitrons, fica em Genebra, na Suíça. É um imenso anel subterrâneo, com 27 quilômetros de circunferência, ligado a um círculo menor. Os outros dois são americanos – o Tevatron, perto de Chicago, e o Acelerador Linear de Stanford, na Califórnia. Em 2005 deverá entrar em ação o mais potente acelerador do planeta, o LHC, Grande Colisionador de Hádrons (nome genérico para partículas como os prótons). Ele utilizará o mesmo túnel do LEP, na Suíça. Lá, os cientistas esperam reproduzir o Big Bang, a grande explosão que deu início ao Universo, há 13 bilhões de anos – só que em miniatura.

Neste século foI descoberto um quinto estado da matéria, além do sólido, do líquido, do gasoso e do plasma, existente em temperaturas tão altas quanto a do Sol. É o condensado Bose-Einstein, sugerido por Einstein a partir de estudos do físico indiano Satyendra Bose. Acontece em temperaturas próximas do zero absoluto. O frio é tão grande que faz os átomos se unirem, formando um superátomo, como ocorre nesta imagem com o rubídio. Ele se concentra no “pico” do gráfico produzido por computador.

O avesso da matéria

Cada partícula tem um irmão gêmeo rebelde. Sua massa é a mesma, mas a carga elétrica é diferente. O antielétron é positivo, já que o elétron sempre é negativo. Quando uma partícula colide com sua antipartícula, ambas são aniquiladas, gerando energia. A antimatéria foi descrita em 1930 por Paul Dirac (1902-1984), um físico inglês. É o combustível da nave Enterprise, da série Jornada nas Estrelas.

Bolinhas espevitadas

Os físicos adoram inventar nomes para as partículas que descobrem. Em 1961, quando o americano Murray Gell-Mann, hoje com 69 anos, achou uns corpúsculos estranhos dentro do próton, no núcleo atômico, chamou-os de quarks. A palavra, extraída do livro Finnegan’s Wake, do escritor irlandês James Joyce (1882-1941), não tem sentido nenhum e foi criada só para fazer uma rima. Mas até que combina com essas coisinhas minúsculas, que giram a velocidades quase iguais à da luz. A proporção entre um quark e o próton onde ele mora – sempre em grupos de três – é a mesma que existe entre a bola e o campo no jogo de golfe. Ele é o menor pedaço de matéria no núcleo do átomo. Por enquanto, é claro.