Existe um limite para o conhecimento, uma fronteira de desconhecido impossível de atravessar? “O que sabemos é uma gota, o que ignoramos é um oceano”. A constatação nessa frase de Isaac Newton encontra eco também nos dizeres de Albert Einstein três séculos depois, mesmo em meio a tantos avanços: “A ciência é ingênua diante da realidade. No entanto, é o que temos de mais precioso”.
Especialmente na física, quando se pesquisa assuntos que estão na fronteira do conhecimento, é possível sentir que a cada resposta que obtemos surgem muitas novas perguntas e desafios. E há muitas, mas muitas perguntas ainda sem respostas.
Se hoje conseguimos enxergar tão longe na escala astronômica do Universo, detectar a tênue luz de uma galáxia no tempo em que estava se formando, testemunhar colisões entre buracos negros a distâncias inimagináveis e medir as ondulações no espaço-tempo que tal evento provoca, também somos capazes de contemplar a existência da matéria em seu nível mais fundamental, a essência que gera a realidade.
Graças ao conhecimento da mecânica quântica, conseguimos manipular e construir alguns materiais átomo a átomo. Isso sem falar na detecção das partículas subatômicas, seus campos e seus efeitos, e nos detectores dos aceleradores de partículas. E o número de novas partículas descobertas continua crescendo. Um quebra-cabeça dos bons!
1. Energia escura
Na cosmologia, o modelo padrão de descrição da evolução do Universo a partir da Relatividade Geral é conhecido como modelo ΛCDM. A letra grega Lambda (Λ) representa a constante cosmológica, batizada por nós de “energia escura”. Ela aparece nas equações do modelo do Big Bang e é responsável por acelerar a taxa de expansão do Universo.
E adivinhe: ainda não temos a mínima ideia de qual é a real natureza desta força que faz aumentar a velocidade de expansão do cosmos. O termo aparece nas equações, e as observações astronômicas comprovam que a energia escura existe. Mas ainda não sabemos nada além disso.
2. Matéria escura
No mesmo modelo matemático do Big Bang, a parte que se chama “CDM” (sigla em inglês para Cold Dark Matter, isto é, Matéria Escura Fria) indica também a presença de matéria escura no Universo. E a quantidade dela é enorme!
Mas o que há de concreto mesmo é a suposição da existência dessa tal matéria escura. Isso porque nas observações de galáxias e suas velocidades de rotação, há diferenças nas medições que só podem ser explicadas pela presença de mais matéria nessas galáxias, mas não conseguimos vê-la nem detectar uma de suas partículas sequer.
A ideia do modelo teórico é de que se trata de matéria que não interage com a luz (daí o nome escura) e que só interage por meio de força gravitacional com a matéria comum. Mas qual a natureza da matéria escura? Ela também é feita de átomos, partículas? Ninguém sabe ainda.
O que existem são modelos teóricos e matemáticos que explicam muito bem, mas nenhuma observação que os comprove. Aliás, é bom lembrar que 68% do Universo é a energia escura, outros 27% são a matéria escura e, pasme, a matéria comum — essa de que nós, planetas e estrelas somos feitos — é só 5%.
3. Tensão de Hubble
Você já percebeu, né? O modelo se chama ΛCDM, mas não sabemos nem o que é Λ, muito menos CDM. E olha que os problemas da cosmologia não param por aí. Um dos mais desafiadores é a tensão na medida do parâmetro de Hubble, que mede a taxa de expansão do Universo.
Medições locais da taxa de expansão atual, baseadas em supernovas, nos dão valores que se agrupam em torno de uma medida. Mas há outro modo indireto para se medir o que acreditamos ser a mesma quantidade, olhando o Universo lá no passado, ainda bebê, por meio da observação da radiação cósmica de fundo. Usando esse método, o valor do parâmetro de Hubble se revela muito menor.
E o problema permanece em aberto: tanto para o Universo profundo quanto localmente, esse valor deveria ser o mesmo! A corrida dos pesquisadores para explicar essa discrepância é intensa.
4. Energia do vácuo
E por falar em divergências nas medidas, voltemos à tal constante cosmológica, a simpática Λ. Tanto na Relatividade Geral quando na mecânica quântica, o tal Λ é a energia associada ao vácuo. Pode parecer loucura (e é!), mas o nada, o vazio (vácuo), também tem sua energia.
O valor de Λ calculado pela Relatividade Geral (a energia escura que expande o espaço e o tempo) não é nem de longe o mesmo valor para o vácuo na teoria quântica. E muita gente já se debruçou sobre esse problema, como Steven Weinberg, laureado com o Nobel de Física em 1979. Mas tudo fica só na teoria mesmo.
5. Teoria de tudo
Há também a célebre questão: será possível unificar a Relatividade Geral com a teoria quântica numa única “teoria de tudo”? A primeira descreve a gravidade e a segunda, as outras três forças fundamentais da natureza (nucleares forte e fraca e a eletromagnética). Seria a gravidade também quântica, assim como as outras três?
A mais forte candidata é a teoria das cordas, mas é difícil de ser comprovada na realidade, já que prevê matematicamente dimensões extras.
6. Dimensões extras
E por falar nelas, olha outro problema aí. Afinal, a natureza tem mais dimensões além das quatro de espaço-tempo? E se tem, como podemos detectá-las? Há sinais experimentais na realidade dessas outras dimensões?
Bem, como você já deve estar imaginando a essa altura, são problemas que não acabam mais! Escolher dedicar-se a um deles pode levar uma vida toda, mas é a garantia de uma aventura cheia de emoções e criatividade. Vai que numa dessas você esbarra com a solução, e um prêmio Nobel cai no seu colo?
Fonte Galileu
