Confirmado: a matéria é resultado de flutuações do vácuo quântico

Redação do Site Inovação Tecnológica – 25/11/2008

A teoria de que a matéria não tem fundações tão firmes quanto
sugerem termos como "concreto" e "sólido" não é tão nova. Mas esta é a
primeira vez que os cientistas conseguiram demonstrar que a matéria se
origina de meras flutuações do vácuo quântico.

Modelo Padrão da Física

Uma equipe internacional de físicos demonstrou de forma conclusiva
que o Modelo Padrão da física das partículas – a teoria que descreve as
interações fundamentais das partículas elementares para formar toda a
matéria visível no universo – explica com precisão a massa dos prótons
e dos nêutrons.

"Mais de 99% da massa do universo visível é formado por prótons e
nêutrons," afirma o estudo, publicado na revista Science. "Esses dois
tipos de partículas são muito mais pesados do que os quarks e glúons
que as constituem, e o Modelo Padrão da física deve explicar essa
diferença."

O que faz com que a matéria seja matéria?

Cada próton e cada nêutron é formado por três quarks. Ocorre que
esses três quarks juntos respondem apenas por 1% da massa de todo os
prótons ou nêutrons. A explicação conclusiva que faltava era: Então, o
que responde pelo restante da massa dessas partículas? Em outras
palavras, "O que faz com que a matéria seja matéria?"

O Dr. Andreas S. Kronfeld explica que, como os núcleos atômicos
formam quase todo o peso do mundo, e como esses núcleos são compostos
de partículas chamadas quarks e glúons, "os físicos acreditam há muito
tempo que a massa do núcleo atômico tem sua origem na complicada forma
com que os glúons se ligam aos quarks, conforme as leis da
cromodinâmica quântica (QCD – Quantum ChromoDynamics)."

Partículas virtuais

Os glúons são uma espécie de "partículas virtuais," que surgem e
desaparecem de forma aleatória. O campo formado por essas partículas
virtuais seria responsável pela força que une os quarks – a chamada
força nuclear forte.

Ocorre que, como o número de interações reais e virtuais entre
quarks e glúons é estimada na casa dos trilhões, é incrivelmente
difícil, ou até mesmo impossível, usar as equações da QCD
(cromodinâmica quântica) para calcular a força nuclear forte.

Os pesquisadores então criaram uma nova técnica, batizada por eles
de Rede QCD, na qual o espaço é representando na forma de uma rede
discreta de pontos, como os pixels de uma tela de computador. Este
modelo permitiu que os cientistas incorporassem toda a física
necessária e deu a eles o controle das aproximações numéricas e da taxa
de erros nos cálculos da massa dos hádrons – prótons, nêutrons e píons.

A rede QCD reduz toda a complexidade das equações virtualmente
insolúveis em um conjunto de integrais, que puderam ser programadas
para solução em um programa de computador.

Isto permitiu que, pela primeira vez, os físicos incluíssem em seus
cálculos as interações quark-antiquark, uma das maiores complexidades
da força nuclear forte. Agora, além dos glúons, eles sabem que a massa
dos quarks-antiquarks se origina da flutuação do vácuo quântico.

Diferença entre acreditar e saber

Conforme os pesquisadores, agora é possível eliminar a expressão "os
físicos acreditam", substituindo-a por "os físicos sabem", quando o
assunto é a QCD.

Segundo o Dr. Kronfeld, os cálculos revelaram que, "mesmo se a massa
dos quarks for eliminada, o massa do núcleo não varia muito, um
fenômeno algumas vezes chamado de ‘massa sem massa’."

Toda a matéria do universo é virtual

A forma como a natureza cria a massa dos quarks é um dos assuntos de maior interesse dos físicos que irão trabalhar no Grande Colisor de Hádrons, o LHC,, que deverá começar a funcionar em 2009.

O LHC vai tentar confirmar experimentalmente a existência do chamado
campo de Higgs, que explica a massa dos quarks individuais, dos
elétrons e de algumas outras partículas. Ocorre que o campo de Higgs
também cria a massa a partir das flutuações do vácuo quântico.

Ou seja, com a atual confirmação de que a massa dos glúons e
quarks-antiquarks tem sua origem na flutuação do vácuo quântico, se o
LHC confirmar a existência do campo de Higgs, então a conclusão
inevitável será de que toda a matéria do universo é virtual,
originando-se de meras flutuações de energia.

Fonte : Inovação Tecnológica