Stephen Hawking apostou U$100 que os físicos não iriam descobrir o bóson de Higgs. Depois de perder essa aposta quando os físicos detectaram a partícula em 2012, Hawking lamentou a descoberta, dizendo que fez física menos interessante. Agora, no prefácio de uma nova coleção de ensaios e palestras chamado “Starmus”, o famoso físico teórico está advertindo que a partícula poderia um dia ser responsável pela destruição do universo conhecido.
Hawking não é o único cientista que pensa assim. A teoria de um juízo final do bóson de Higgs, onde uma flutuação quântica cria um criar uma “bolha” de vácuo que se expandirá pelo espaço e apagará o universo, já existe há algum tempo. No entanto, os cientistas não acham que isso possa acontecer a qualquer momento em breve.
“O mais provável é que vai demorar de 10 elevado a 100 anos [1 seguido de 100 zeros] para que isso aconteça, então provavelmente você não deve vender a sua casa e você deve continuar a pagar seus impostos”, disse Joseph Lykken, físico teórico do Fermi National Accelerator Laboratory, em Batavia, Illinois, durante sua palestra no Instituto SETI em setembro. “Por outro lado, se acontecer, a bolha pode estar a caminho daqui agora. E você não vai saber pois ela virá à velocidade da luz, então não vai existir qualquer aviso.”
O bóson de Higgs, por vezes referido como a “partícula de Deus”, para grande desgosto de cientistas que preferem o nome oficial, é uma pequena partícula que os pesquisadores há muito suspeitavam existissem. Sua descoberta dá forte apoio para o modelo padrão da física de partículas, ou as regras conhecidas da física de partículas que os cientistas acreditam que governam os blocos básicos da matéria. O bóson de Higgs é tão importante para o Modelo Padrão porque sinaliza a existência do campo de Higgs, um campo de energia invisível presente em todo o universo que imbui outras partículas com massa. Desde a sua descoberta, há dois anos, a partícula mexeu com toda na comunidade física.
Agora que os cientistas mediram a massa da partícula no ano passado, eles podem fazer muitos outros cálculos, incluindo um que parece soletrar o fim do universo.
O apocalipse do Universo
O bóson de Higgs tem cerca de 126 bilhões de elétron-volts, ou cerca de 126 vezes a massa de um próton. Esta acaba por ser a massa exata necessária para manter o universo à beira da instabilidade, mas os físicos dizem que o delicado estado acabará por entrar em colapso e o universo se tornará instável. Esta conclusão envolve o campo de Higgs.
O campo de Higgs surgiu com o nascimento do universo e tem atuado como sua própria fonte de energia, desde então, disse Lykken. Os físicos acreditam que o campo de Higgs pode ter mudando lentamente enquanto tentava encontrar um equilíbrio entre a força do campo e energia necessária para manter essa força.
“Assim, a matéria pode existir como líquido ou sólido, de modo que o campo de Higgs, a substância que preenche todo o espaço-tempo, poderia existir em dois estados,” explicou Gian Giudice, um físico teórico no laboratório CERN, onde o bóson de Higgs foi descoberta, durante uma palestra no TED em outubro de 2013.
Neste momento, o campo de Higgs está em um estado mínimo de energia potencial – como um vale em um campo de montes e vales. A enorme quantidade de energia necessária para mudar para outro estado é como atravessar/subir uma colina. Se o campo de Higgs faz com que a colina seja feita de energia, alguns físicos acham que a destruição do universo está esperando do outro lado.
Mas uma flutuação quântica, ou uma mudança de energia, poderia desencadear um processo chamado “tunelamento quântico.” Em vez de ter de subir a colina de energia, tunelamento quântico seria possível para o campo de Higgs “túnelar” através da colina para a próxima, com menor consumo de energia. Esta flutuação quântica vai acontecer em algum lugar no vácuo do espaço vazio entre as galáxias, e irá criar uma “bolha”, disse Lykken.
Veja como Hawking descreve este cenário apocalíptico do Higgs no novo livro: “O potencial de Higgs tem a característica preocupante que pode tornar-se metaestável em energias acima de 100 [bilhões] giga elétron-volts (GeV) … Isto poderia significar que o universo poderia sofrer deterioração catastrófica do vácuo, com uma bolha de vácuo se expandindo a velocidade da luz. Isso pode acontecer a qualquer momento e nós não a veremos chegando.”
O campo de Higgs dentro dessa bolha será mais forte e tem um nível de energia mais baixo do que os seus arredores. Mesmo que o campo de Higgs dentro da bolha fosse ligeiramente mais forte do que é agora, ele poderia encolher átomos, desintegrar os núcleos atômicos, e fazê-lo assim que o hidrogênio seria o único elemento que poderia existir no universo, Giudice explicou em sua palestra TED.
Mas o uso de um cálculo que envolve a massa atualmente conhecida do bóson de Higgs, pesquisadores prevêem essa bolha iria conter um campo de Higgs ultra-fortes que iria expandir na velocidade da luz através do espaço-tempo. A expansão seria imparável e iria acabar com tudo no universo existente, disse Lykken.
“Mais interessante para nós como físicos é quando você faz este cálculo usando o padrão da física que conhecemos, verifica-se que estamos no limite entre um universo estável e um universo instável”, disse Lykken. “Estamos numa espécie de lugar certo na borda onde o universo pode durar por um longo tempo, mas eventualmente ele deverá “crescer”.
Nem tudo é tristeza e melancolia
Ou tudo no espaço-tempo existe na borda deste navalha entre um universo estável e instável, ou o cálculo está errado, disse Lykken.
Se o cálculo está errado, ele deve vir de uma parte fundamental da física que os cientistas ainda não descobriram. Lykken disse que uma possibilidade é a existência de invisível de matéria escura que os físicos acreditam compor cerca de 27 por cento do universo. Descobrir como a matéria escura interage com o resto do universo poderia revelar propriedades e regras que os físicos não conhecem ainda.
A outra é a ideia de “supersimetria”. No Modelo Padrão, cada partícula tem um parceiro, ou o sua própria anti-partícula. Mas a supersimetria é uma teoria que sugere que cada partícula tem também uma partícula parceiro supersimétrica. A existência dessas outras partículas ajudaria a estabilizar o universo, disse Lykken.
“Nós encontramos o bóson de Higgs, que foi um grande negócio, mas nós ainda estamos tentando entender o que isso significa e também estamos tentando entender todas as outras coisas que vão junto com ela.”
“Isso é só começo da história e eu mostrei-lhe algumas indicações que essa história poderia prosseguir, mas acho que poderia haver surpresas que ninguém tenha sequer pensado,” concluiu Lykken em sua palestra.
Traduzido e adaptado de LiveScience