Jornal do Brasil

País - Artigo

O maior problema da Física?

Jornal do Brasil SÉRGIO JORÁS*

Recentes observações indicam que nossa ignorância sobre o universo é maior do que poderíamos imaginar. Partindo de aproximações razoáveis (caracterizando o universo como quase homogêneo em escalas muito grandes), a Teoria da Relatividade Geral indica que tudo aquilo que conhecemos corresponde a míseros 5% de tudo que existe. Os restantes 95% dos ingredientes de nosso universo são, normalmente, separados em dois componentes, chamados, por absoluta falta de originalidade, de matéria escura (cerca de 25%) e de energia escura (aproximadamente 70%). Ambos são chamados “escuros” porque não emitem luz, ou seja, sua observação só pode ser feita indiretamente, através dos efeitos opostos (normalmente gravitacionais) que provocam.
A existência da matéria escura foi proposta em 1933, por Zwicky, ao observar grupos de galáxias orbitando umas às outras graças à atração gravitacional mútua. Nada de errado nisso, a não ser pelo fato de que elas tinham uma velocidade maior do que a que a sua própria gravidade poderia manter! Seria como girar duas enormes pedras, uma presa à outra através de um fio de cabelo! Uma saída seria concluir que deve haver mais matéria (e, portanto, mais gravidade e uma maior atração) naquela região do que podemos observar. Afinal, sabemos que existem planetas, estrelas mortas, buracos negros e outros corpos celestes feitos de matéria tradicional e que não emitem luz. (In)felizmente, eles podem ser contabilizados indiretamente e, ainda assim, não existem em número (nem massa) suficiente. Diversas explicações foram propostas, o que significa que nenhuma é muito convincente: uma nova partícula (com grande massa e sem carga elétrica), uma correção na Relatividade Geral ou até mesmo uma modificação na segunda lei de Newton (que diz que a aceleração de uma partícula é proporcional à força que ela sofre). Muitos experimentos estão sendo feitos, em busca de verificações dessas possíveis explicações.
A necessidade da energia escura foi percebida mais recentemente. Apesar de alguns indícios anteriores, apenas em 1998 os primeiros dados mais diretos indicaram que o universo se expandia a uma velocidade cada vez maior. Isso não pareceu correto; afinal, se o universo é controlado pela gravidade, que é uma força atrativa, então sua velocidade de expansão deveria diminuir sempre, tal qual uma pedra jogada para cima, que sobe cada vez mais lentamente. Segundo a Teoria da Relatividade Geral, é necessário que exista uma nova “substância” exótica, com pressão bastante negativa, distribuída uniformemente pelo universo. Uma opção seria a famosa constante cosmológica sugerida por Einstein – sua densidade, porém, não diminui com a expansão do universo. Apesar do enorme sucesso da teoria de Einstein – recentemente coroada pela detecção de ondas gravitacionais previstas com 100 anos de antecedência – existe a possibilidade de que ela não seja adequada para descrever a expansão do universo durante os últimos 14 bilhões de anos. Na verdade, seria totalmente inesperado que uma teoria tivesse um prazo de validade tão grande! Assim, é mais do que natural buscarmos alternativas.
A Relatividade encontra-se atualmente na mesma situação da Gravitação Newtoniana na década de 1840. Naquela época, observou-se uma discrepância na órbita do planeta Urano. Havia duas explicações possíveis: ou um erro na teoria ou a presença de um corpo desconhecido. As observações mostraram que a segunda opção era a correta. Desse modo foi descoberto o planeta Netuno. Na mesma época foram observadas alterações na órbita de Mercúrio. Como antes, procurou-se explicar essa alteração graças à presença de um novo planeta, entre ele e o Sol, que recebeu o nome de Vulcano. No entanto, tal corpo nunca foi observado. Desta vez, a razão foi outra: e a gravitação de Newton foi modificada pela teoria da Relatividade de Einstein.
Qual opção a Natureza escolherá desta vez? Afinal, o que é responsável por 95% da matéria/energia do universo? Novas partículas? Uma nova Física? Espera-se que observações mais detalhadas possam trazer a solução. Se não o fizerem, então certamente uma grande crise se instalará na fisica do universo.

* Professor da UFRJ



Tags: artigo

Recomendadas para você