‘Constantes fundamentais’: estruturando a ‘evolução cósmica’

“A ideia – cristalizada durante milênios, de que o céu e a Terra são coisas separadas, foi superada há 500 anos. – Todavia…essa mudança de perspectiva ainda não faz parte da nossa cultura… – As pessoas ainda mantêm uma…’imagem mental’…de que o céu é uma quintessência inacessível…  O grande desafio é compreender que nós estamos, de fato, ‘dentro do céu‘ – tentando restabelecer essas…ligações cósmicas”. (Augusto Damineli)

Algumas coisas nunca mudam; os físicos as chamam de…’constantes da Natureza’. Eles supõem quealgumas quantidades, como velocidade da luz (c) a constante gravitacional de Newton (G) ou ainda, a massa do elétronpor exemplo, sejam sempre iguais — em qualquer momento, ou lugar do Universo. Em torno delas as teorias físicas definem as leis naturais.

A física progrediu ao realizar medições cada vez ‘mais precisas’ de tais valores.  Mas, mesmo assim…ninguém até hoje, conseguiu prever — ou explicá-las.

Pelo “Sistema Internacional”: c é 299.792.458; G é 6,673 x 10-11 e me…9,10938188 x 10-31 ;  nºs que não seguem qualquer padrão reconhecível. A única característica comum … é que, mínimas variações nesses valores, fariam sumir estruturas complexas, como “seres vivos”.  O desejo de explicar as constantes da natureza se encontra por trás dos esforços para uma descrição completa e unificada da realidade. Espera-se assim, cada constante natural com só 1 valor possível. Se revelaria então alguma ordem, por trás da aparente ‘arbitrariedade’.

Até agora, os pesquisadores não têm ideia de por que esta nossa combinação foi escolhida. Nesse caso, não haveria nenhuma explicação para muitas de nossas constantes numéricas, fora o fato de que elas constituem rara combinação… que permite o surgimento da vida. O Universo observável seria um, entre muitos oásis isolados…cercado por um espaço estéril.

Régua Confiável!?

Talvez chamar tais constantes fundamentais de constantes‘, seja um erro. Elas poderiam variar no tempo e no espaçoNesse sentido, especulações estão presentes desde a década de 1930. Difícil é, com experimentos, provar isso, pois o aparelho de laboratório também pode ser sensível a tais mudanças. – Se, por exemplo…o tamanho dos átomos aumentar, e a régua usada na medição também esticar, impossível então será perceber o fenômeno.

Costuma-se supor em experiências que padrões de referência, tais como réguas, massas, relógios…permanecem fixos. Entretanto, testar tais constantes se torna impossível, pois elas não têm unidade…são números puros, de modo que seus valores são os mesmos em qualquer sistema. Um bom exemplo é a razão entre massas, como a do próton e elétron.

cte.estrutura.finaUma razão de especial interesse, combina a velocidade da luz (c), a carga elétrica do elétron (e)…a constante de Planck (h), e a dita “permissividade do vácuo” (εo). Tal quantidade…α = e²/2εohc, chamada de ‘constante de estrutura fina‘ foi introduzida em 1916 por Arnold Sommerfeld – pioneiro na aplicação da teoria quânticaao eletromagnetismo. Ela relaciona o componente relativístico (c) e quântico (h) de interações eletromagnéticas (e) entre partículas carregadas no vácuo (εo)…As medições de α estabeleceram o valor de 1/137,03599976… ou, aproximadamente…1/137… – Se α tivesse um outro valor qualquer, características essenciais do mundo variariam…provocando sua irreversível instabilidade.

As reações nucleares em estrelas são especialmente sensíveis a α. Para que ocorra fusão, a gravidade de uma estrela precisa produzir temperaturas altas o suficiente … para forçar os núcleos a se unir, a despeito de sua tendência a se repelir… Se α excedesse 0,1 – a fusão se tornaria impossível (a menos que outras constantes fossem ‘ajustadas‘…para compensar).

Uma mudança de 4% em α alteraria de tal modo níveis de energia no núcleo do              carbono – que a produção desse elemento por estrelas… simplesmente cessaria.

Um problema experimental difícil de resolver é que a medição de variações nas constantes exige equipamentos de alta precisão, capazes de permanecer estáveis por tempo suficiente para registrar qualquer mudança. Mesmo relógios atômicos… com precisão da ordem de 1 segundo para cada 50 milhões de anos, só conseguem detetar desvios nas constantes num período de dias, ou no máximo, alguns anos… Se α variasse mais de 4 partes em 1015 no período de 3 anos, os melhores relógios perceberiam. – Nenhum o fez… Isso pode parecer uma boa confirmação das constantes…mas 3 anos é um piscar de olhos no tempo cósmico. Mudanças lentas, mas substanciais ao longo da história cósmica passariam despercebidas.

“Proliferação Nuclear”

Na década de 1970 … no entanto, alguns pesquisadores deduziram algo peculiarna composição de isótopos de urânio – em minério extraído de Oklo…no Gabão…As rochas pareciam lixo atômico de modernos…”reatores nucleares”.  Surpreendentemente, cerca de 2 bilhões de anos atrás Oklo deve ter sido o…’palco natural’… para um primitivo “reator nuclear“.

Em 1976, Alexander Shlyakhter do Instituto de Física Nuclear de São Petersburgo, Rússia, percebeu que o funcionamento de um reator natural depende da “exata” energia de um  estado particular do núcleo do elementosamário… que facilita a captura de neutrons. E essa energia é bastante sensível ao valor de α. Se a constante de estrutura fina tivesse um valor ligeiramente diferente, nenhuma reação em cadeia teria sido possível em Oklo; mas uma ocorreu…Isso implica que a constante não variou mais do que uma parte em 108 nos últimos 2 bilhões de anos. (Os físicoscontudocontinuam debatendo esses resultados).

Em 1962James Peebles e Robert Dicke (“Princeton University”) já haviam aplicado princípios similares a meteoritos. Nessas rochas, a proporção relativa de diferentes isótopos, oriundos do decaimento radioativodepende de α. — Em recente pesquisa, Keith Olive (‘Universidade de Minnesota’) confirmou que, quando a rocha se formou,          α variava dentro de (2/10e6) de seu valor atual. Tal resultado é menos preciso que o        de Oklo, porém mais antigo4,6 bilhões de anos atrás (na origem do sistema solar).

Para testar possíveis mudanças em períodos de tempo ainda mais longos, será                 preciso olhar para o céu. – A luz de fontes distantes…leva bilhões de anos para                     alcançar nossos telescópios — trazendo um “instantâneo” das leis e constantes               físicas do início de sua viagem… – ou da matéria que encontrou pelo caminho.

Medindo ‘linhas espectrais’

A astronomia entrou na história das constantes em 1965, quando os primeiros quasares vindos de distâncias incríveis foram então encontrados — Ao cruzar com algum gás galático…sua luz é absorvida…em certas definidas frequências…imprimindo assim um código de barras, através de finas linhas, em seu espectro.

Sempre que um átomo de gás absorve luz… – seus elétrons saltam de um nível de energia mais baixo para outro mais alto. Esses níveis de energia são definidos pela capacidade do núcleo de atrair elétrons, que por sua vez, depende da intensidade eletromagnética entre eles, e portanto, da ‘constante de estrutura fina. Se essa constante fosse diferente no momento de absorção da luz, ou na região do Universo em que a absorção ocorreu, então    a energia necessária para fazer o elétron saltar…seria diferente da atualmente detetada, e também seriam diversos, portanto, os comprimentos de onda, nas transições do espectro.

A maneira como os comprimentos de onda mudam, depende sensivelmente da configuração orbital dos elétrons… Para uma determinada variação em α, alguns comprimentos de onda encurtam, enquanto outros aumentam. O complexo padrão de tais efeitos dificilmente seria confundido com erros na tomada de dados – tornando assim o testeextremamente poderoso“.

Antes que nossa equipe começasse a trabalhar no problema, 7 anos atrás… as tentativas de realizar medições tinham 2 limitações. Em primeiro lugar, os comprimentos de onda de muitas das linhas espectrais relevantes…não haviam sido medidos com suficiente precisão em laboratório. – Ironicamente… conhecia-se o espectro de quasares a bilhões de anos luz melhor do que o de amostras aqui na Terra. – Por isso…precisávamos de medições de alta precisão para compararmos ao espectro obtido, para tanto, persuadimos colegas a fazê-las.

O segundo problema…é que costumava-se usar ‘linhas de absorção’ do tipo dubleto alcalino, isto é, pares de linhas de absorção do mesmo gás; tal como carbono ou silício. Comparava-se o espaçamento entre essas linhas espectrais do quasar…e as medições em laboratório. Tal método porém não tira vantagem do fato, de que uma variação em α altera – não só o espaçamento em linhas de absorção…mas também, sua posição no espectro. – Desse modoa maior precisão era em cerca de apenas uma parte…em 104.

Em 1999, foi desenvolvido um método 10 vezes mais preciso…para comparar diferentes átomos (ferro e magnésio, p. ex.), o que nos permitiu estabelecer a posição absoluta das ‘linhas de absorção’. Muito embora colocar essa ideia em prática tenha exigido ‘cálculos super-complexos’…na definição de como comprimentos de onda observados dependem     de α em todos tipos de átomo; a nova abordagem…combinada a telescópios e detetores modernos nos possibilitou testar a constância de α com uma exatidão sem precedentes.

IncertezasSistemáticas & Aleatórias                                                                      Descobertas extraordinárias exigem provas extraordinárias…e assim, nossos pensamentos  voltaram-se imediatamente para possíveis problemas com os dados ou métodos de análise.

Ao embarcar nesse projeto esperávamos estabelecer que o valor da constante de estrutura fina permanecia o mesmo, há muito tempo – nossa contribuição seria só… maior precisão. Para nossa surpresa os primeiros resultados de 1999 mostraram variações pequenas, mas estatisticamente relevantes. Novos dados confirmaram essa descoberta. Com base em um total de 128 linhas de absorção de quasares, detetamos um aumento médio em α de cerca de 6 partes em 1 milhão… — ao longo dos últimos 6 bilhões — até 12 bilhões de anos atrás.

Incertezas classificam-se em 2 tipos…’sistemáticas’ e ‘aleatórias’. – No caso das incertezas aleatórias, distintas em cada medição isolada…para grandes amostras, sua média tendia a zero. – Incertezas sistemáticas porém, não tendem a se cancelar, sendo mais complicadas por isso. – No laboratório pode-se alterar a configuração experimental para minimizá-las, mas os astrônomos – não podendo mudar o Universo, se veem forçados a reconhecer que todos métodos disponíveis…na coleta de dadossofrem de uma “distorção irremediável“.  Em todo levantamento de galáxias…por exemplo…as mais brilhantes, tendem a se “super-representar”. – Identificar e neutralizar essas distorções, representa um desafio contínuo.

Inicialmente procuramos alguma distorção na escala de comprimento de ondas com que havíamos medido as linhas espectrais dos quasares. Conseguimos eliminar a hipótese de erros de método…Depois, por mais de 2 anos, procuramos cuidadosamente outros erros nos dados. Investigamos possíveis distorções uma a uma, e as descartamos, em detalhes.

magnésio espectro

The magnesium triplet contains three strong lines of magnesium and one strong line of iron. There are weaker lines of iron that are not resolved in the magnesium triplet. The b4 absorption line is composed of Mg I 5167.322 Å and Fe I 5167.4883 Å and is wider than the b2 Mg I 5172.684 Å and b1 Mg I 5183.604 Å absorption lines. (Crédito)

Até agora, identificamos somente uma fonte potencialmente séria de distorção, relativa às linhas de absorção do magnésio…Embora cada um dos 3 isótopos estáveis desse elemento absorva luz com um comprimento de onda diferente, os valores são muito próximos entre si… A espectroscopia de quasares não consegue separar suas respectivas linhas espectrais, que aparecem borradas… como se fossem uma única linha. – Medições em laboratório da abundância relativa dos 3 isótopos inferiram a contribuição de cada um deles ao espectro.

Se…no início do universo…essa proporção fosse muito diferente,                       tal efeito então poderia ser confundido com uma alteração de α.

Em um artigo recém-publicado, Yeshe Fenner da Universidade de Tecnologia Swinburne, Austrália, e colegas…descobriram…no entanto, que as quantidades relativas dos isótopos de magnésio necessárias para simular variações em α teriam; em contradição direta com as observações… resultado numa produção excessiva de nitrogênio no início do Universo. Por conseguinte…temos de considerar a possibilidade de que α tenha realmente mudado.  Todavia, tentando provar issonovas medições para outros espectros de quasares foram realizadas sem quaisquer alterações em α. O físico Hum Chand (Centro de Astronomia e Astrofísica da Índia), autor de uma dessas análises, argumentou que, qualquer alteração, deveria ter sido menor do que 1 parte em 10e6 nos últimos 6 a 10 bilhões de anos.

Mas como é possível que, uma análise razoavelmente similar, apenas com ‘dados’ diferentes, resulte em divergências em ‘α‘  assim, tão radicais? Até agora,     não se sabe a resposta. – Tais dados são de ótima qualidade, mas as amostras usadas… são essencialmente menores; não retroagindo tanto… no tempo.

A análise de Chand – fundada no método de análise espectroscópica… “many-multiplet”, não chegou a avaliar todos erros experimentais e sistemáticos… – e pode ter introduzido novos erros por conta própria…O astrofísico John Bahcall (Princeton) criticou o método, mas os problemas vistos por ele são incertezas aleatórias…somem em grandes amostras.  Para checar resultados…o grupo de Jeffrey Newman do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, está analisando linhas de emissão, em vez de absorção. Essa abordagem ainda    é menos precisa que a nossa…mas, no futuro… – pode vir a fornecer dados importantes.

‘Alfa’ É Só o Começo                                                                                                              Se α varia, suas mudanças precisam conservar energia e momento, com respectivos efeitos eletromagnéticos… e devem influenciar o “campo gravitacional” do Universo.    

Em 1982, Jacob Bekenstein, da Universidade Hebraica de Jerusalém foi o 1º a generalizar as leis do eletromagnetismo…para lidar de maneira rigorosa com constantes inconstantes. Ele elevou α da condição de simples número, à de campo escalar, ingrediente dinâmico da Natureza. A teoria contudo não incluía a gravidade. A poucos anos atrás, John Barrow, juntamente com Håvard Sandvik e João Magueijo – do Imperial College…estenderam-na, justamente com esse objetivo. Contudo, mesmo assim…segundo a nossa teoria, variações em α de algumas poucas partes por milhão exerceriam um… “efeito irrisório”… – sobre a expansão do Universo…Isso porque o eletromagnetismo… em escalas cósmicas… é muito mais fraco que a gravidade. Porém, embora mudanças na constante de estrutura fina não afetem significativamente a expansão do Universo, a expansão afeta ‘α‘. – Desequilíbrios entre a energia do…”campo elétrico”…e a do…”campo magnético”provocam mudanças.

Universe_content_pie_chartDurante as primeiras dezenas de milhares de anos da história cósmica a radiação prevaleceu sobre as partículas carregadas e manteve o equilíbrio entre esses 2 campos. Conforme o universo se expandiu,  a radiação foi se diluindoe a matéria – com suas partículas…tornou-se o constituinte dominante. O ‘campo elétrico’ tornou-se mais forte que o campo magnético…e ‘α começou lentamente a aumentar, comofunção logarítmica do tempo“…Cerca de 6 bilhões de anos atrás…a ‘energia escura‘ passou a preponderar  e acelerou a expansão tornando praticamente impossível – que quaisquer tipos de ‘influências físicas’ – se propagassem pelo espaço.

Assim, α voltou a ficar quase constante.

O padrão assim previsto é consistente com nossas observações. As linhas espectrais dos quasares representam o período da história cósmica dominado pela matéria, quando α estava aumentando. Resultados de laboratório…e os de Oklo, correspondem ao período dominado pela “energia escura”…no qual α tornou-se constante. O estudo de elementos radioativos em meteoritos é usado nesse caso, no teste da transição entre os 2 períodos.

Consequências futuras                                                                                                              Estudos prévios sobre variação de constantes como α deixaram de                                      incluir uma ‘observação vital’… – o ‘caráter granular’ do Universo. 

Qualquer teoria interessante não se limita a reproduzir observações… – ela deve fazer previsões novas. A nossa sugere que variações na constante de estrutura fina fazem objetos cair de forma diferente uns dos outros… Galileu predisse que corpos no vácuo caem com uma mesma aceleração. – Se α variar, porém, esse princípio deixa de valer exatamente. As variações geram uma força em todas partículas carregadas. – Quanto    mais prótons um átomo tiver no núcleo – com maior intensidade ele sente essa força.

Se nossas observações dos quasares estiverem corretas, então a aceleração                          de diferentes materiais difere em uma parte em 10e14… — pequena demais                            para ser vista em laboratório…mas suficiente para ser testada em missões                            planejadas como aSTEP(Teste Espacial do “Princípio da Equivalência”).

vialc3a1ctea1Assim como todas galáxias, a Via Láctea é cerca de 1 milhão de vezes mais densa que      a média cósmica… – Ela se mantém unida devido à enorme atração gravitacional  proporcionada — por sua própria matéria,    não se expandindo, junto com o Universo.  Em 2003, Barrow viu que α pode assumir valores diferentes… – dentro das galáxias,      ou em regiões bem mais vazias do espaço.

Depois que uma galáxia se condensa e atinge seu equilíbrio gravitacional, α quase pára de mudar dentro dela, mas continua a mudar em regiões externas. Desse modo, experiências feitas na Terra para testar sua constância sofrem de uma distorção de seleção. Precisamos estudar melhor este efeito para então entender como ele afetaria os testes do ‘princípio de equivalência’ fraco. — Nenhuma variação espacial de α foi ainda constatada. Com base na radiação cósmica de fundo, Barrow mostrou que α não varia mais que uma parte em 10e8, entre regiões separadas por 10 graus no céu – Para onde isso tudo vai nos levar?… – No momento aguardamos que novos dados e análises comprovem, ou refutem a inconstância de α…As observações astronômicas fornecem os testes mais sensíveis sobre as constantes da Natureza… – e não há experimento de laboratório hoje – que possa a elas se comparar.

A origem das constantes está relacionada às maiores questões da ciência                              moderna – da unificação da física à expansão do Universo… Elas podem                              ser a sombra de uma estrutura maior e mais complexa, do que o próprio                              Universo tridimensional que conhecemos… Determinar se as constantes                                são de fato constantes é o 1º passo nessa direção. (texto base) (fev 2006)  ******************************************************************** 

conceitos-da-fisicaDefinindo‘constantes fundamentais’  Em Física, uma ‘constante fundamental’… é, no sentido estrito do termo…uma constante física independente do sistema de unidades, representada por um nº adimensional…Isto faz destas… “referências físicas” … as únicas constantes estritamente “universais” (ainda que por vezes, se aplique o termo ‘constante fundamental’ a constantes que dependem do tipo escolhido de “sistema de unidades”).

O termo “fundamental”…pode também ser usado para se referir a qualquer constante física universal com dimensão, como a “Constante gravitacional”.

Procurando insistentemente formas de tornar suas teorias mais simples e elegantesos físicos tentam reduzir o número de constantes nas fórmulas matemáticas dessas teorias. Isso é possível, definindo-se unidades de medida de tal modo, que várias das constantes físicas mais comuns, como ‘velocidade da luz’, sejam normalizadas à unidade. O sistema de “unidades naturais” resultante é frequentemente utilizado na literatura especializada sobre Física avançada, por simplificar – notadamente – muitas das equações existentes.  Algumas constantes físicas, contudo, são “números adimensionais“, que não podem ser assim eliminados. – Seus valores devem ser obtidos ‘experimentalmente’…A procura de evidências que comprovem se ‘constantes cósmicas fundamentais’ variam ou não com o tempo é hoje uma importante área de pesquisa no mundo acadêmicoO que se deve ao fato de que — se alguma delas tivessem um valor “ligeiramente” diferente daquele atual,      a“vida na Terra” tal como a conhecemos não teria sido possível. (texto base)

“Constantes fundamentais”…estruturando a ‘evolução cósmica’                              No estudo do universo em sua totalidade, a partir do infinitamente pequeno (com aceleradores)…até ao infinitamente grande (com telescópios) — as constantes são ‘ferramentas fundamentais’… – para testar os limites de nossas teorias científicas.

NewtonMuitos acreditam que o “Principia” (1687) escrito por Newton no século 17 seja a obra fundamental da física moderna…por introduzir os conceitos de espaço…tempo…e gravitação… dando um sentido unificado às leis do Cosmos. Com efeito, para a ‘física moderna’ criar o seu próprio desenvolver, ela necessita estar ancorada em…’leis universais‘, para que a experiência possa ser repetida…aqui e alhures… hoje e amanhã. Essas leis são exercidas dentro de umquadro geral…que é o Universo, e    foi assim que passamos do conceito de mundo, à ideia de Cosmos, em que as constantes passam a desempenhar papel central‘…nas teorias físicas.

Paradoxalmente…estas constantes podem variar por longos períodos de tempo,            mesmo sendo usadas ​​para estruturar o ‘domínio de validade’ das mais diversas          teorias físicas (Mecânica Newtoniana, Relatividade restrita, Relatividade Geral,            Mecânica Quântica, Eletrodinâmica Quântica, Cromodinâmica Quântica… etc).              Tais “constantes físicas” costumam ser classificadas em 3 diferentes categorias:                  Aquelas que descrevem uma classe de fenômenos (‘constante gravitacional’).
As constantes universais que aparecem em muitas leis físicas, assim como a              velocidade da luz – mesmo sendo classificada um fenômeno electromagnético.                      As constantes físicas características de um sistema dado (massa do elétron).

E assim…é comum deduzir daí…que as 3 “constantes fundamentais” da natureza…são:    Constante gravitacional (G) é uma força (‘newtoniana’) de atração entre os corpos, proporcional ao produto de suas massas, e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre o seu centro de massa respectivo. Velocidade da luz (c), envolvendo “eletromagnetismo” e “relatividade” – corresponde a um limite de velocidade para a transmissão de informações…impossível de exceder… Já a Constante de Planck (h) descreve o tamanho dos quanta. – É empregada no mundo infinitesimal da “mecânica quântica” ao relacionar a…”energia”…de um fóton…com sua “frequência”. (texto base******************************************************************************** 

Testando a Constante de Estrutura Fina com quasares (em linhas de H)      “Explicarei com que forças a Natureza dirige o curso do Sol e o vagar da Lua… de modo que não devemos supor que estes façam seu percurso anual entre Céu e Terra, por livre arbítrio, ou tenham sido postos a rodar em homenagem a um plano divino”. (Lucrécio)

Indícios de mudança na razão das massas próton/ elétron surgiram na comparação entre o espectro do “gás de Hidrogênio” (obtido em laboratório) e o ‘espectro de luz’ das nuvens de Hidrogêniode quasares distantes. – Tal teste se refere, às assim chamadas… “constantes físicas que podem não ser…”absolutamente“…tão constantes assim.

Por exemplo, a ‘constância‘ da ‘Constante da Estrutura Fina’ – representada por alfa (α), vem sendo objeto de discussãoAlguns testes mostram que está mudando…outros, dizem que não. E essa é uma importante questão…pois α estabelece a intensidade geral da força que une os átomosa “força eletromagnética”. Ealém disso, a razão entre as massas do próton e do elétron (μ) é também importante na definição da…“Força Nuclear Forte”.  Mas ainda não existe uma explicação do porque a massa do próton deva ser 1.836 vezes a do elétron. Esta nova pesquisa – em busca de um valor variável de ‘μ’ … foi realizada por Wim Ubachs, da Vrije Universiteit /Amsterdam. Ele… e seus colegas, abordaram a tarefa, examinando o Hidrogênio gasoso em laboratório…realizando uma espectrocopia de ultra definição na faixa quase inacessível do “extremo-ultravioleta”. – Os dados então … foram comparados com observações de espectros de absorção de Hidrogênio distante… pela luz   de quasares ainda mais longínquos, no European Southern Observatory (“ESO”) … Chile.

O Hidrogênio no espaço é, essencialmente…tal como era a 12 bilhões de anos atrás – de modo que se pode procurar indícios de um valor mutante para μ… Por que a comparação?  Porque a posição de uma linha espectral depende do valor de μ. Ao localizar precisamente uma linha espectral (isto é, seu ‘comprimento de onda’), podemos inferir um valor para μ.  Assim, foram observados indícios de que μ diminuiu em 0,002% nesses 12 bilhões de anos, com precisão de 3,5 do padrão de “desvio espectroscópico”. (texto base) (abr 2006)  **********************************************************************************

Testando constantes fundamentais (com quasar e amônia)                                               “Se os parâmetros das leis da física são determinados por processos estatísticos de             auto-organização que ocorrem em tempo real então, é possível o surgimento da inovação…até ao nível das leis fundamentais.”   (Lee Smolin – ‘A Vida do Cosmos’) 

Radio contour map of the quasar B0218+367 at about 7.5 billion light years distance. The galaxy containing absorbing ammonia molecules lies about 6 billion light years away and, though it is not seen in this radio map, gravitationally lenses the background quasar light to produce two bright quasar images on the sky (big red circles). The physical size of the image (at the distance of the absorbing galaxy) is about 19,000 light years across. Image: Andi Biggs (MERLIN Image, click for higher resolution).

Representação do contorno em radiofrequência do quasar B0218 367, a cerca de 7,5 bilhões de anos luz de distância. A galáxia contendo moléculas de amônia (em absorção no espectro) se encontra a aproximadamente 6 bilhões de anos-luz de distância. E, apesar de não ser vista neste radio-mapa, ampliou como lente gravitacional a luz de fundo do quasar, para produzir 2 imagens brilhantes no céu (grandes círculos vermelhos). O tamanho físico da imagem (à distância da galáxia de absorção) é de cerca de 19 mil anos-luz de diâmetro. [Andi Biggs/MERLIN].

As ‘leis da natureza’ são as mesmas, no universo longínquo, ou aqui mesmo na Terra. – Esse é o resultado da pesquisa, conduzida por Michael Murphye um grupo de astrônomos do Instituto Max Planck de Rádio Astronomia em Bonn/ Alemanha. Publicada em 19/06/2008,  na ‘Science‘, a pesquisa demonstra que a razão da massa: próton/elétron, para a física teórica, uma de suas mais fundamentais relações numéricas – se mantém…quase exatamente a mesma, tanto para uma galáxia, a 6 bilhões de anos-luz de distância – quanto àquela, encontrada em laboratórios terrestres, ou seja – aproximadamente 1.836,15.  Segundo o astrofísico…esta se trata de uma constatação bastante importante, considerando a existência de várias teorias…questionando a possibilidade das leis da natureza mudarem seus valores, tidos até aqui, por constantes, em outras eras e lugares diferentes do Universo. — E ele, também comentou:

“Conseguimos demonstrar que as leis da física são as mesmas tanto aqui,                        quanto nessa galáxia…a meio caminho através do próprio universo visível”.

Os astrônomos chegaram à conclusão olhando para trás no tempo, através de um quasar distante, denominado ‘B0218+367‘. Sua luz – que levou 7,5 bilhões de anos, até chegar aqui…foi, em parte, absorvida por “gás amoníaco” de uma outra galáxia no caminho. As linhas espectrais de amônia foram obtidas no comprimento de onda 2 cms (deslocado ao vermelho…do comprimento de onda original 1,3 cm) pelo radiotelescópio ‘Effelsberg’. Os λs em que a amônia absorve a ‘rádio-energia‘ do quasar…são sensíveis a um nº sui generis da física nuclear: a razão de massas próton/elétron. Christian Henkel explica:  

“A amônia é a molécula ideal nesse teste, porque ao relacionar                      sua linha de absorção com outras moléculas, é possível calcular                    nessa outra galáxia a razão Mp/Me, e então comparar à daqui”.

O objetivo é continuar testando as ‘leis da natureza’ no Universo, em tantos lugares e tempos diferentes, quanto possívelMas, para isso são necessárias mais galáxias de absorção. A galáxia estudada, B0218 367, é a única testada até agora…nesse tipo de pesquisa. Dependendo da disponibilidade dos telescópios ideais para encontrá-las,          deve haver muito mais galáxias similares por aí. Mas, para Murphy, este problema poderá ser resolvido com o projeto proposto do telescópio “Square Kilometre Array”:          “O SKA é de longe o mais ambicioso projeto de telescópio jamais concebido, e muito contribuirána busca por estas galáxias de absorção”. (texto 1) (texto 2) (jun/2008) *****************************************************************************

Estabilidade da Constante fundamental (mesmo na borda de um BN)                          “Com experimentos realizados na Terra – a constante de estrutura fina                            não apresentou sinais de variação com o tempo… O interessante agora…é                            procurar alguma alteração em um outro lugar do Universo; num ambiente                        totalmente diferente”. (Aurélien Hees – SYRTE – “l’Observatoire de Paris”)

superbn sagitário

Um grupo de estrelas circunda o buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea (órbitas ilustradas). Os cientistas observaram 5 delas para mostrar que a constante de estrutura fina é a mesma, tanto nas proximidades de um buraco negro, quanto na Terra. ESO /SPACEENGINE.ORG

De acordo com a física padrão, a “constante de estrutura fina”, que determina a                  força das interações eletromagnéticas – é igual, em qualquer lugar do Universo.              Algumas teorias alternativas, contudo, sugerem que esta constante da natureza                possa variar em certos locais, como o ambiente gravitacional extremo em torno                    de um ‘buraco negro‘. – No entanto, conforme um artigo recém publicado na                    “Physical Review Letters”… – quando colocado à prova nas proximidades do                    buraco negro supermassivo — no centro da Via Láctea — o valor não se alterou.

A constante de estrutura fina pertence a uma variedade de constantes fundamentais ​​encontradas nas fórmulas da física, como a massa do elétron, ou a velocidade da luz.          Ela define a força com que as partículas eletricamente carregadas se atraem. Não há      uma explicação causal para seu número cerca de 1/137…todavia, este valor parece crucial, inclusive para a “questão cosmológica” da formação de matéria no Universo.

Usando observações da luz de 5 estrelas, orbitando em torno do supermassivo buraco negro no centro galático, Hees e seus colegas procuraram por indícios de alteração na constante de estrutura fina. Quando a luz estelar é separada em vários comprimentos        de onda, ela mostra uma propriedade chamada…“linhas de absorção” – indicando certos comprimentos de ‘onda de luz’ – que são absorvidos por determinados átomos.      Caso a constante de estrutura fina apresentasse alteração no centro da ‘Via Láctea’…a separação entre essas linhas de absorção seria diferente das medições feitas na Terra.      Mas as linhas de absorção corresponderam às expectativas… — em mais de 1/1000 %.

Umestudode 2010 deu a entender que a constante de estrutura fina pudesse variar conforme se mirasse mais longe no espaço, com o nº aumentando ou diminuindo de acordo com certas direções – mas a evidência para esse fenômeno não foi conclusiva.        Por isso, John Webb, físico da ‘University of New South Wales’ em Sydney, comenta:          “O trabalho é relevante por denotar o início de um novo tipo de estudo – qual seja, a        busca pela variação da constante de estrutura fina no centro galático”…Em pesquisa anterior (2013), o grupo de Webb não encontrou qualquer variaçãonum ambiente          ainda mais extremo gravitacionalmente – em densas superfícies dos ‘restos mortais’            de estrelas mortas – conhecidas por anãs brancas. E, sendo assim concluiu Webb:        “Se a nova pesquisa tivesse encontrado qualquer indício de mudança no valor dessa constante fundamental, para nós seria uma grande surpresa”. (texto base) fev/2020    ******************************************************************************

Novas descobertas sugerem ‘leis da natureza’ não tão constantes (abr/2020)        A ‘constante de estrutura fina’ – constante física, que caracteriza a magnitude da força eletromagnética ao parecer irritantemente inconstante em certas áreas nos dá uma espécie de ‘direcionalidade‘ ao Universo – o que…decerto – é absurdamente estranho”.

quasares-estudo-desafia-constante-de-estrutura-fina

Astrofísicos continuam descobrindo evidências de que uma das constantes cosmológicas não é tão constante assim. Um novo estudo da Universidade de Nova Gales do Sul (Sydney, Austrália) realizou 4 novas medições da luz emitida por um quasar a 13 bilhões de anos-luz, encontrando pequenas variações na constante de estrutura fina.

De acordo com … John Webb, um dos autores do estudo – a “constante de estrutura fina” (número usado para se medir    a força do eletromagnetismo),    é uma relação da “velocidade    da luz” … com a constante de Planck – e a carga do elétron.    

É a ‘força eletromagnética’ que mantém elétrons zunindo em torno do núcleo de cada átomo do Universo, unindo a matéria. Acredita-se que esta força seja ‘imutável’ em toda sua relação, ao longo do tempo e espaço.

Entretanto, nas 2 últimas décadas…cientistas como Webb têm notado anomalias na constante de estrutura fina, pois a força eletromagnética parece um pouco diferente quando medida numa direção particular do universo. Assim, o nº dessa “constante”        seria diferente para certas regiões cósmicas não só em função do tempo – mas da      direção do universo também, o que, para ele…“é muito estranho, se estiver correto”.

A inconstância explicada

A princípio… – ao se depararem com medidas levemente mais fortes — ou, mais fracas da força eletromagnética em regiões diferentes do cosmos…os pesquisadores pensaram se tratar de falhas no equipamento onde fizeram as medições, ou até em seus cálculos. As dúvidas foram se dissipando… ao observarem “quasares” com núcleos galáticos ativos gigantescos — nos confins do Universo… – a bordo dos mais potentes telescópios do mundo.

Eles observaram um quasar nas bordas do Universo, a cerca de 12 a 13 bilhões de anos-luz de distância de nós. E nesse caso, disse Webb…“Se você pode estudar a luz em detalhes de quasares distantes, você está estudando as propriedades do universo como ele era quando jovem, com apenas um bilhão de anos. E nessa época, o universo era totalmente diferente. Nenhuma galáxia existia, as primeiras estrelas estavam se formando, não havia planetas”.

Webb e sua equipe fizeram 4 medidas da constante de estrutura fina nesse quasar, que individualmente…não ofereceram evidências conclusivas sobre mudanças perceptíveis      na forca eletromagnética. No entanto, quando combinaram esses dados com medições independentes feitas noutros estudos – diferenças na constante se tornaram evidentes.      Segundo Webb, os dados, em conjunto, parecem apoiar a ideia bizarra, de que poderia haver uma… direcionalidade no Universo. – Sobre isso … o pesquisador explica que:    “O Universo pode não ser isotrópico em suas leis da física…ou seja, estatisticamente o mesmo, em todas as direções. Com efeito, poderia haver alguma direcionalidade – ou direção preferida no Cosmo, onde leis físicas mudam mas não perpendicularmente.        Ou seja, noutras palavras, e em certo sentido, o Universo tem uma estrutura bipolar”.

Ao olhar para trás 12 bilhões de anos, e medir o eletromagnetismo“…quando o universo    era muito jovem – foi descoberto que em uma direção específica – ele parece aumentar gradualmente, enquanto diminui na direção oposta. Para aumentar a “bagunça”, noutras direções não tão distantes no cosmos, a constante de estrutura fina permanece constante. Assim é como se o Universo de repente parecesse ter o equivalente a um norte e a um sul.

Mais estudos em andamento

Mesmo que os dados não pareçam ser “erros aleatórios”ainda existe uma chance de que as medidas, feitas em diferentes estágios por várias tecnologias – em variadas localidades da Terra, possam ser de fato uma gigantesca coincidência. Precisamos, portanto, de mais evidências dessa estranheza. Dito isto…uma equipe norte-americana está realizando um  ‘estudo totalmente independente daquele conduzido por Webb com observações de raios-X… e seus resultados… até agora, parecem se alinhar…com a ideia — de que o Universo possui alguma… “direcionalidade”.

Webb nada sabia sobre este artigo até ele aparecer na literatura [científica].                          Ele explicou que os cientistas não estão testando as leis da física – mas sim,                propriedades dos raios-X, das galáxias, e aglomerados de galáxias, em suas                    distâncias cosmológicas da Terra. E nesse sentido, eles descobriram que as                    propriedades do universo não são isotrópicas… havendo – portanto – uma                      direção preferencial – “que, por incrível que pareça, coincide com a nossa”.

A confirmação dessa hipótese pode transformar a maneira como pensamos o cosmos.      Isso porque, durante muito tempo, os cientistas consideraram que as leis da natureza eram perfeitamente ajustadas para definir as condições em que a vida podia florescer.        A força eletromagnética é uma dessas condições – Se fosse apenas 1% diferente        do valor que podemos medir na Terraentão a evolução química do universo seria completamente diferente, e a vida sequer poderia ter existido, ou mesmo continuado.    Mas será que essa situação “ideal”…em que quantidades físicas fundamentais como a constante de estrutura fina são “perfeitas” para favorecer nossa existência, se aplica a        todo universo? Se existir uma direcionalidade nele…e o eletromagnetismo se mostrar ligeiramente diferente em certas regiões cósmicas, conceitos mais fundamentais, que sustentam grande parte da física moderna, deverão ser revistos…E Webb argumenta:

“Nosso modelo padrão de cosmologia é baseado em um universo isotrópico, que é o mesmoestatisticamente – em todas as direções. Esse modelo padrão é construído        pela teoria da gravidade de Einstein, que assume explicitamente a constância das        leis da natureza. Se tais princípios fundamentais se tornarem apenas aproximações,          ao invés de constantes – as portas estarão abertas para novas ideias emocionantes”.

Os pesquisadores creem que novos instrumentos telescópicos, e mesmo                        tecnologias … como métodos de análise de inteligência artificial, podem                        fornecer dados de maior qualidade, para explorarmos melhor essa ideia                     surpreendente de múltiplas direções no futuro do universo. (texto base)    ***********************(texto complementar)***********************

Com quantas constantes, se descreve um Universo?…                                                  k’… “constante de Boltzmann” … é utilizada para relacionar a                                        temperatura de uma partícula de gás com sua energia cinética.

Com quantas constantes físicas, podemos descrever o Universo?… A resposta…para um grupo de físicos no Brasil…é… apenas duas. E essas 2, podem ser escolhidas, de uma lista de 3…a intensidade da ‘força da gravidade’ (Newton), a ‘velocidade da luz’ (Einstein)…e a ‘constante de Planck’, que fundamenta a…”mecânica quântica”… ao relacionar a energia, com a frequência de uma partícula de luz…argumenta George Matsas, e colegas da UNESP – São Paulo.

“Dê-me uma régua e um relógio, e eu descreverei a realidade” Esse poderia ser o lema da física moderna, concluiu uma equipe de teóricos brasileirosao tentar passar a limpo uma questão fundamental quantos…e quais são os números mais importantes das leis físicas? Muito embora cada físico pareça ter uma resposta diversa a essa questão… e a controvérsia esteja longe de ser resolvida…os físicos conseguiram provar de modo simples e direto…que o número mínimo de constantes fundamentais é 2. – George Matsas, do Instituto de Física Teórica (IFT) da Unesp, e um dos autores do estudo, explica que“nossa contribuição não foi criar uma física novamas escrever a ‘física padrão’ da forma mais econômica possível, para enxergar mais longe. Mas para isso falta definir o que é uma constante fundamental”.

numeros.jpgTudo é feito de números

Os físicos usam números para descrever e tentar explicar o mundo. A maioria dos nºs utilizados por eles…aparecem quando comparam alguma coisa com outra… É como quando usamos um ‘padrão’, para comparar, ou medir quantidades. O atual padrão de medida de tempo por exemplo,  é quanto demora 1 elétron num átomo de Césio, para transitar entre 2 movimentos básicostodas unidades de tempo, como segundose minutos se definem como múltiplos, ou fraçõesdo mesmo padrão.

Os físicos, no entanto, não medem somente coisas…eles também constroem relações matemáticas entre quantidades de natureza diferente; como a equação E = mc², que relaciona a energia E, e a massa m de um objeto, com a velocidade da luz no vácuo c. Determinados números como o valor de c… sempre o mesmo — costumam aparecer multiplicando quantidades diferentes, nas equações físicas… São esses números que,        em geral, são chamados de “constantes fundamentais”. Atualmente… a opinião mais comum é a de que as constantes fundamentais são 3… – a constante G, que na lei da gravidade de Newton expressa a intensidade atrativa entre 2 massas; c… velocidade          da luz, limite absoluto de velocidade para todos os corpos; e h (constante de Planck),      que relaciona a energia de uma partícula da luz com seu comprimento de onda.

Ainda assim… – perguntar em uma roda de físicos…se as constantes fundamentais são mesmo G, c, h, pode gerar debates intermináveis.

Um famoso debate desses começou em 1992, no Cern (Organização Européia para Pesquisa Nuclear) – entre os físicos Gabriele Veneziano, Lev Okun e Michael Duff, resultando num artigo publicado em 2002 em que Veneziano defendia apenas 2,        Okun acreditava nas 3 usuais…e para Duff, não existiam constantes fundamentais.                O artigo foi mencionado em 2004 … num dos seminários do grupo de pesquisa de      Matsas, no IFT, onde ele comenta que: “achamos escandaloso que nessa altura do campeonato (da ciência), ainda haja controvérsia sobre quantas são as constantes fundamentais”…A partir daí, por 3 anos, Matsas e Vicente Pleitez, do IFT, Alberto            Saa, do Instituto de Física – Unicamp, e Daniel Vanzella, do Instituto de Física de              São Carlos da USP, passaram a…regularmente em seminários…discutir o assunto.

Uma “teoria final” (em conjectura)                                                                                          “Quanto mais leis você assume, menos constantes independentes                                        você precisa”. (Frank Wilczek – “Prêmio Nobel” de Física…2004)

E foi assim que, quando se encontraram novamente em maio de 2005, Matsas estava convencido de que a resposta definitiva…somente seria dada por uma…“teoria final”,      que daria explicação para os valores de todas as propriedades do universo. A ideia de      que… – quanto mais sofisticada a teoria… menos constantes fundamentais ela possui, colocaria portanto essa ‘teoria final’, com um número mínimo possível de constantes.

teoria finalTodavia, Matsas e colegas logo perceberam, que não precisavam esperar a…’teoria final’, para obter uma resposta. Eles começaram a imaginar um laboratório ideal com todos os instrumentos necessários – para verificar todas as ‘leis físicas’ que conhecemosEles então perceberam que os cientistas desse laboratório imaginário, precisariam definir apenas 2 padrões de medida…usando 2 propriedades constantes e independentes…para medir todas as demais propriedades – tais como massa, corrente elétrica e temperatura. Isso, porque, a rigor, tudo o que se mede são…”comprimentos”, e “intervalos de tempo”.

Mas alguém que se lembre das lições na escola sobre o sistema MKS (metro, kilograma, segundo) pode perguntar…“E a massa?”… Matsas então, explica que… “A maneira mais direta de medir massa é pelo experimento de Cavendish”. – Desenvolvido em 1798, por Henry Cavendish – esse experimento mede a massa de um corpo … ao registrar apenas distâncias e aceleração de movimentos. Dessa forma…poderíamos, portanto, expressar massas – por uma combinação de unidades de tempo e espaço… em vez de kilogramas.

Os pesquisadores deduziram que a partir de 2 padrões fundamentais surgem, necessariamente, 2 ‘constantes fundamentais’ nas equações.    Todas constantes a mais…são opcionais, definidas por conveniência.

“Note também que não estamos dizendo quais constantes são mais fundamentais que as outras…não há um par preferencial”, ressalta Matsas. – O estudo afirma apenas que, em princípio, basta escolher quaisquer 2 constantes independentes dentre todas a possíveis  (c, G, h, carga do elétron, etc.) para que possamos então… expressar todas as demais propriedades do universo…exclusivamente…em termos de combinações entre unidades.

Mais tarde, a equipe de teóricos verificou que outros estudos chegaram a conclusões semelhantes…um resultado de 1914 do físico Edgar Buckingham já pregava… àquela      época…a necessidade de – no mínimo 2 … padrões fundamentais de medida. E mais recentemente, físicos estudando a definição de padrões de medida, estão concluindo          o mesmo. – Entre eles, John Wignall, da Universidade de Melbourne, defende que o padrão de massa do Sistema Internacional de Unidades seja definido em termos de tempo e comprimento; como explica Vanderlei Bagnato, do Instituto de Física/USP:

“Há possibilidade de que a massa venha a ser determinada por oscilações                            de íons aprisionados em armadilhas; definida assim a massa atômica, o                            kilograma seria… tão somente um múltiplo dela”. (texto base) (jan/2009)  **********************************************************************

Constantes fundamentais da natureza estão prestes a mudar (jul/2011)            Valores definidos pela Comissão de Dados para Ciência e Tecnologia (‘CODATA’)

valores-constantes-fundamentais

As constantes fundamentais da natureza são ajustadas a cada 4 anos, para incorporarem os avanços no conhecimento científico, e também nas tecnologias e precisões das medições. [Mohr/Talbott/NIST]

A força eletromagnética ficou um pouco mais forte…A gravidade ficou um pouco            mais fraca, e agora se conhece um pouco melhor o tamanho do menor ‘quantum’                de energia. Os novos valores das constantes fundamentais da natureza…acabam                de ser recomendados internacionalmente, pelo “Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia” (NIST) dos EUA… Todavia, não há motivos para pânico, nem falsas expectativas…a sua geladeira não passará a grudar no ímã e nem você se sentirá            mais leve por uma presumida ‘dieta da gravidade’…As constantes fundamentais                    da natureza – que vão de algumas bem famosas, como a velocidade da luz … até                  outras bem obscuras, como o ‘deslocamento da frequência de Wien’, se ajustam,                    a cada 4 anospara incorporar os avanços científicos, e tecnologias de precisão.

Estes últimos valores chegam bem na hora…quando está para ser votado um plano        para redefinir as unidades básicas do “Sistema Internacional de Unidades” – como o quilograma e o ampere, exclusivamente em termos das constantes fundamentais.

Constante alfa (α)                                                                                                                          A constante α também será uma constante crítica…depois de uma cada vez mais            provável redefinição do sistema, continuando a ser uma constante experimental,        enquanto outros valores serão fixados…para definir unidades básicas de medida.

Embora os valores ajustados reflitam alguns desenvolvimentos científicos significativos      ao longo dos últimos 4 anos… na maior parte dos casos a melhor notícia que se pode ter sobre o valor de uma constante fundamental é uma redução da incerteza – os cientistas passam a saber o valor com mais precisão. – A incerteza no valor da constante alfa, por exemplo (α = 7,297.352.5698 x 10-3), definindo a intensidade da ‘força eletromagnética’,      foi reduzida pela metade, chegando agora a 0,3 parte por bilhão (ppb)…Como pode ser medida em uma enorme escala de fenômenos… – a consistência das medições funciona como um…’barômetro‘…da “compreensão geral” da física, que os cientistas adquirem.

Constante de Planck (h)

A constante de Planck, h, que define o tamanho do menor “quantum” (pacote) de energia possível, central para os esforços de redefinição da unidade de massa, também se ajustou.  O último valor de h (6,626.069.57 x 10-34 joule/segundo) leva em consideração a medição do número de átomos em uma esfera de silício, altamente enriquecido. – Esse valor atual não coincide com o outro método fundamental de determinar h. – Mesmo assim, quando todos valores são combinados, a incerteza de 44 ppb é menor…e as 2 técnicas convergem.

Diminuição da gravidade (G)

Os novos valores também incorporam duas novas medições experimentais de G, a constante da gravitação de Newton, que determina a força da gravidade…O último        valor de (6,673.84 x 10-11 m3 kg-1 s-2) é cerca de 66 partes por milhão, menor que                o valor de 2006. – Além desses acertos, foram feitos outros ajustes em constantes,        como o raio do próton, além de outras, relacionadas a átomos e gases. (texto base****************************************************************************

Constante mágica do Universo tem valor mais preciso já medido (dez/2020)        Uma equipe de físicos franceses acaba de realizar a medição mais precisa feita até hoje        da “constante fundamental de estrutura fina, o valor que caracteriza a força da interação entre a luz…e as partículas elementares com carga elétrica, como os elétrons.

medida-constante-estrutura-fina

Ilustração do experimento que mediu a constante de estrutura fina com uma precisão sem precedentes. Os padrões de fundo são diagramas de Feynman usados para ajudar a calcular o valor teórico da anomalia do momento magnético do elétron (calculado com a constante de estrutura fina). O esquema do interferômetro atômico usado para medir a velocidade de recuo é representado em cores. [Cladé/Guellati-Khélifa/Aoyama]

Dentre todas as constantes fundamentais da natureza, a constante de estrutura fina, representada pela letra grega alfa (α) é especial porque não tem dimensão ou unidade;        é um número puro que parece ser extremamente importante para o Universo…porque aparece por todos os lados. Ao caracterizar a magnitude da força eletromagnética, seu tradicional valor 1/137 surge em múltiplos ou divisores em quase tudo o que se refere        a átomos…moléculas e partículas carregadas… como elétrons e prótons afetando virtualmente todas as áreas da pesquisa científica… — da física e química … à biologia.  Alguns físicos gostam de chamá-la de constante mágica porque ela parece ter o valor adequado…para que as coisas sejam como são… O valor 1/137 é pequeno o bastante    para deixar a ‘força eletromagnética’ fraca o suficiente para elétrons saltarem entre materiais – viabilizando reações químicas, mas forte o suficiente, para que as estrelas sintetizem elementos mais pesados, como o carbono — fundamental a vida conhecida.

“Como discrepâncias entre previsões do modelo padrão e observações                                    experimentais podem fornecer evidências de uma “nova física” – uma                                    avaliação precisa dessas previsões requer valores altamente precisos                                      das principais constantes físicas fundamentais” escreveu a equipe.

Valor da Constante de Estrutura Fina                                                                                  O experimento envolve uma nuvem de átomos de rubídio, com temperatura próxima          do zero absoluto, absorvendo um fóton de luz. – Ao absorverem fótons, esses átomos ultrafrios recuam a uma velocidade que depende de sua massa. A medição altamente precisa desse fenômeno permite identificar o valor da…”constante de estrutura fina”.

Léo Morel e colegas da Universidade de Sorbonne, França, determinaram o valor de α        com uma precisão de 11 dígitos significativos, melhorando a precisão anterior, por um fator de 3 casas decimais. – Isso dá 1/137.035999206(11), com os dois últimos dígitos, entre parênteses, com um nível de incerteza ainda grande. Mas a margem de erro é de incríveis 81 partes por trilhão. A equipe alcançou tamanha precisão, aprimorando sua configuração experimental ao longo de 22 anos – em um enorme esforço para reduzir      imprecisões e controlar os efeitos que pudessem causar perturbações na medição.

Mas o assunto não se encerrou. – O novo valor difere de modo preocupante do resultado anterior mais preciso obtido em 2018 por uma equipe da Universidade de Berkeley, EUA. Acontece que a diferença aparece no sétimo dígito, o que mostra uma discrepância maior do que a margem de erro das duas medições… Isso pode significar duas coisas ou as duas medições apresentam um erro ainda não identificado ou há uma diferença, ainda desconhecida entre os átomos de rubídio, usado neste experimento, e os átomos de césio, usados no experimento de 2018. Os 2 grupos já anunciaram que não dão por encerrado o assunto, e continuam a melhorar seus experimentos…em busca de respostas. (texto base)

Sobre Cesarious

estudei Astronomia na UFRJ no período 1973/1979.
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Uma resposta para ‘Constantes fundamentais’: estruturando a ‘evolução cósmica’

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