O que são supercordas?
Supercordas, ou teoria das supercordas, é um emocionante campo da física, às vezes chamado de Teoria de Tudo . Muitos pensam que é a explicação unificadora e ilusória que Einstein buscava, que poderia explicar todas as forças conhecidas no universo.
Até surgirem as supercordas, os cientistas tinham duas teorias opostas sobre o comportamento das leis da natureza: a Teoria Geral da Relatividade de Einstein e a Mecânica Quântica.
A Relatividade Geral explica o mundo como o conhecemos em uma escala bastante massiva. Ele descreve o espaço-tempo como um tecido distorcido pela contabilização em massa de sistemas orbitais, galáxias e a força da gravidade. Mas essas leis quebram no nível quântico em que uma partícula subatômica não pode ser medida em termos de sua posição exata no espaço em um dado momento. Também é tão provável que se mova para trás no tempo quanto para avançar, e pode até parecer estar em dois lugares simultaneamente. O mundo do infinitamente pequeno é tão bizarro que os cientistas cunharam o termo "estranheza quântica" para descrevê-lo.
O problema para os físicos era apresentar uma teoria que unisse o mundo que conhecemos ao mundo quântico. Uma explicação para explicar todas as quatro forças conhecidas: gravidade, forças nucleares fortes e fracas e eletromagnetismo. As supercordas podem ser essa resposta.
Através de equações matemáticas, ficou óbvio que a maneira como pensávamos anteriormente nas partículas como "pontos" ou "bolinhas" de energia era imprecisa. Esses pequenos pedaços de matéria realmente se comportaram mais como cordas vibrantes e agitadas . As cordas são tão pequenas que Brian Greene, físico e proponente, explica que, se um único átomo fosse do tamanho do nosso sistema solar, uma corda seria do tamanho de uma árvore. No entanto, as cordas compõem toda a matéria do nível quântico acima.
A maneira como as cordas vibram determinam as propriedades específicas de cada partícula, comparando o universo a uma sinfonia cósmica de supercordas. Mas, para livrar a teoria das anomalias matemáticas, eram necessárias seis dimensões extras. As seis dimensões extras formam minúsculas formas 6D enroladas em todos os pontos do espaço. Dentro dessas formas 6-D, estão as seqüências da teoria das supercordas. As seis dimensões extras, mais as três, significavam realmente nove dimensões. Adicione mais uma por tempo , e o total foi de 10 dimensões. Por mais surpreendente que fosse, não era o fim.
Em 1995, diferentes teorias de supercordas apresentaram um dilema até que a teoria M as unisse. O único problema? A teoria M exigia matematicamente uma 11ª dimensão. Isso apresentou uma nova imagem das cordas, pela qual, com energia suficiente, uma corda poderia se esticar para se tornar uma membrana flutuante extremamente grande, chamada de brana . Branes podem ter diferentes propriedades dimensionais e crescer tão grandes quanto um universo. De fato, de acordo com a teoria, todo o nosso universo existe em uma brana flutuante - apenas uma das várias branas flutuantes que suportam seu próprio universo paralelo. Cada brana representa uma fatia de um espaço ou volume dimensional mais alto.
Embora o Modelo Padrão da década de 1970 já tenha unido três das quatro forças em uma teoria unificada, a gravidade não pôde ser reconciliada com as três forças quânticas. Mas um avanço nas supercordas abrangeu a força ilusória da gravidade, sussurrando o Santo Graal da física. Se uma partícula hipotética sem massa responsável pela transmissão da gravidade - o graviton - existe no nível quântico como uma corda fechada , isso apresentaria um vínculo gravitacional direto com a teoria das supercordas.
A teoria prevê que as strings podem ser abertas ou fechadas. Cordas abertas, ou cordas que se assemelham a pequenos pelos ondulados, têm pelo menos um ponto final "preso" à membrana, como um bonde é preso por um cabo superior a uma linha elétrica. As cordas podem se mover através da brana, mas não podem deixá-la, explicando por que não podemos ver fisicamente fora ou alcançar nossa dimensão. Os átomos que compõem nosso corpo são compostos de cordas abertas que anexam pontos de extremidade à nossa membrana 3D. Outra maneira de ver isso é considerar uma tela de cinema. As pessoas na tela parecem ser tridimensionais, mas na verdade não conseguem sair da tela para o nosso mundo 3D. Eles estão presos em seu mundo 2-D, assim como estamos presos em nosso mundo 3-D e não podemos alcançar dimensões vizinhas. Os cientistas se referem a isso como graus de liberdade .
Mas o graviton é diferente. Como uma corda ou um loop fechado sem pontos de extremidade anexados, teorizou-se que poderia escapar de nossa brana 3-D e penetrar em outras dimensões. Isso explicaria por que a gravidade é muitas vezes mais fraca que as outras forças.
No entanto, e se o inverso fosse verdadeiro? E se a gravidade em uma brana paralela for tão forte quanto as outras forças, mas for mais fraca aqui, porque está apenas entrando em nossa dimensão? Matematicamente, a teoria das supercordas novamente funcionou lindamente e, finalmente, apresentou uma explicação plausível para a fraqueza da gravidade, enquanto a unia às outras três forças.
Restava apenas um obstáculo: a teoria unificadora também deveria ser capaz de explicar o Big Bang. Quatro físicos viajando juntos em um trem abordaram casualmente esse assunto. Um deles levantou a questão: o que aconteceria se duas farinhas colidissem? A resposta matemática plausível acabou sendo o Big Bang.
Detratores da teoria das supercordas apontam para a falta de prova e a dificuldade em fornecê-la. É apenas uma bela construção matemática? Uma filosofia? Ou uma verdadeira explicação do nosso mundo? Nenhuma outra teoria chegou perto de unificar matematicamente as quatro forças, e muito menos fornecer uma explicação para o Big Bang. Mas provar que existem outras dimensões - branas flutuantes e universos paralelos - tem sido um ponto importante.
No entanto, os que acreditam na teoria elegante estão ansiosos para vê-la provada, e os cientistas descobriram que pode haver uma prova observável de cordas astronomicamente grandes. Assim, a teoria das supercordas continua a ganhar terreno. No final, se bem-sucedidas, de 11 dimensões a universos paralelos, das galáxias em turbilhão à sopa quântica, as supercordas podem realmente ser a Teoria de Tudo .