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Um Big Bang em Nova York

Os físicos examinam a possibilidade de uma experiência programada para começar em janeiro, nos Estados Unidos, dissolver a Terra. Sim, tudo viraria uma sopa tórrida de partículas atômicas, as mesmas que existiram na época em que o Cosmo nasceu.

Flávio Dieguez

A 50 quilômetros de Nova York, prestes a iniciar uma experiência inédita com a qual pretendem repetir a explosão que criou o Universo há 13 bilhões de anos, os físicos do Laboratório Nacional de Brookhaven estão tomando todas as precauções cabíveis. A prudência se justifica porque, durante as experiências, programadas para começar em janeiro, vão surgir formas de matéria exóticas e ainda desconhecidas. Entre elas, uma partícula, chamada strangelet, poderá se materializar a partir da energia pura, durante a colisão de dois núcleos do átomo de ouro acelerados a mais de 1 milhão de quilômetros por hora. Isso gerará uma temperatura superior a 1 trilhão de graus Celsius, 1 bilhão de vezes mais quente do que a superfície do Sol.

A strangelet nascerá desse inferno e, menos de 1 milésimo de segundo depois, se desintegrará novamente. O problema é que nesse imponderável meio tempo ela pode dar início a uma reação em cadeia. Como uma brasa de cigarro numa floresta seca, a partícula cairia para dentro dos átomos vizinhos, no laboratório, gerando novas strangelets. Esse incêndio cósmico dissolveria a Terra e talvez o Universo todo numa sopa tórrida, como aconteceu no Big Bang.

Tudo bem, a hipótese é improvável, admite o autor da sugestão, o americano Frank Wilczek, do Instituto de Estudos Avançados, em Princeton, um dos mais respeitados teóricos da atualidade. “Acho que a possibilidade será descartada, mas temos de ter certeza absoluta”, declarou Wilczek à SUPER. O assunto, agora, está sendo analisado por uma comissão da qual Wilczek faz parte. Se ela verificar que há risco, a experiência será suspensa.

fdieguez@abril.com.br

Incêndio nuclear

Trombada entre dois núcleos do átomo de ouro poderiam criar um gás explosivo de partículas chamadas strangelets.

Os choques serão provocados a partir de janeiro no Laboratório Nacional de Brookhaven, situado na ilha de Long Island, a 50 quilômetros de Nova York

1. Os físicos estão verificando se há chance de as colisões experimentais produzirem uma partícula atômica chamada strangelet.

2. A energia desse fragmento seria equivalente a um calor de 1 trilhão de graus Celsius, que passaria rapidamente para os átomos vizinhos.

3. Como numa reação em cadeia, toda a matéria vizinha viraria um gás tórrido de strangelets.

4. Confirmada essa hipótese, a experiência teria de ser suspensa, pois poderia dissolver a Terra, e talvez o resto do Universo, numa sopa de partículas primitivas, como a que existia na época do Big Bang.

Algo mais

O instrumento que acelera núcleos de ouro chama-se Colisionador Relativístico de Íons Pesados. Mede 3,8 quilômetros de circunferência e coleta dados das experiências com ajuda de quatro detectores, o maior dos quais pesa 4 000 toneladas. Tanto quanto um grande navio de guerra.

Em busca da matéria que já não existe

Quando os físicos tentam produzir réplicas do Big Bang no laboratório, seu objetivo é procurar partículas atômicas, chamadas quarks, que já não podem ser encontradas no Universo atual. Elas subsistem apenas nas altíssimas temperaturas que prevaleciam no início dos tempos – assim como o vapor d’água só existe acima de 100 graus Celsius e daí para baixo vira líquido. A menos de 1 trilhão de graus, os quarks mudam de forma.

Para entender o que acontece, veja que na época do Big Bang eles se apresentavam em seis variedades, batizadas com os nomes engraçados de em cima, embaixo, estranho, charmoso, topo e fundo (veja o infográfico). Quando a temperatura caiu, as quatro últimas variedades se desintegraram e as outras duas se converteram em prótons e nêutrons, sendo o primeiro composto de dois em cima e um embaixo e o segundo, de dois embaixo e um em cima.

Então, para trazer de volta toda a família de partículas e estudá-la, é preciso aquecer núcleos atômicos, e a melhor maneira de fazer isso é provocar trombadas entre eles. Atualmente, já se consegue transformar o embaixo e o em cima em seus outros primos, mas isso sempre acontece no interior dos prótons e dos nêutrons. O Laboratório Nacional de Brookhaven será o primeiro capaz de recriar todas as espécies de quarks em completa liberdade.

Com isso, os físicos esperam descobrir como essa forma de matéria se comporta, e no futuro podem aprender a usá-la para fabricar materiais e aparelhos que hoje são inimagináveis. Nessa pesquisa, o primeiro passo será estudar prótons e nêutrons diferentes dos usuais porque, em vez do em cima e do embaixo, contêm outros tipos de quarks. É possível que pelo menos um desses núcleos dê as caras quando o novo instrumento americano entrar em operação. Trata-se justamente da partícula strangelet, que é composta de três quarks estranhos. Caso ela apareça, e não cause nenhum desastre, poderá ser estudada em detalhes.

Mesmo se os físicos não a virem, aprenderão alguma coisa a seu respeito. Será um indício de que ou a energia do novo instrumento não é suficiente para criá-la ou ela é muito instável, desintegrando-se num tempo infinitesimal. “Por enquanto, não conhecemos praticamente nada sobre a strangelet, nem a sua carga elétrica”, explicou à SUPER o físico Robert Jaffe, de Brookhaven, que é quem mais entende do assunto na atualidade. Assim, as informações obtidas durante as experiência poderiam revelar se a partícula se esconde no centro de astros superdensos, chamados estrelas de nêutrons. “Esse parece ser o único lugar em que ela existe no Universo, atualmente.”

Para saber mais

Sonhos de uma Teoria Final, Steven Weinberg, Editora Rocco, Rio de Janeiro, 1996.

O átomo do avesso

De uma colisão nuclear surge uma partícula nunca vista.

1. Cada núcleo de ouro contém 79 prótons e 119 nêutrons. Dentro deles há dois tipos de partículas menores, os quarks em cima (azuis) e embaixo (vermelhos)

2. Com a pancada, algumas dessas peças pequenas se transformam em quarks de outras espécies, batizadas de estranhos, charmosos, fundos e topos.

3. Em seguida, é possível que três estranhos formem um novo tipo de próton, chamado strangelet, que só existiu durante o Big Bang. Hoje, só há prótons feitos de dois quarks em cima e um embaixo e nêutrons, de dois embaixo e um em cima.

Família completa

Quarks são os menores fragmentos de matéria.

Em cima

É o menor e mais leve. Tem carga elétrica positiva.

Embaixo

Um pouco mais pesado que o em cima, com carga negativa.

Estranho

Massa de dez a trinta vezes a dos anteriores. Carga negativa.

Charmoso

Mil vezes mais pesado que o em cima. Carga positiva.

Fundo

Massa de três charmosos e carga negativa.

Topo

Equivalente a 40 fundos em peso. Carga positiva.