Na teoria das cordas, pequenos pedaços de corda substituem as partículas subatômicas tradicionais.
Paul M. Sutter é astrofísico da SUNY Stony Brook e do Flatiron Institute, anfitrião de Pergunte a um astronauta e Rádio Espaciale autor de "Seu lugar no universo."Sutter contribuiu com este artigo para Vozes de especialistas do Space.com: artigos de opinião e idéias.
A teoria das cordas espera ser uma teoria literal de tudo, uma única estrutura unificadora que explica toda a variedade e riqueza que vemos no cosmos e em nossos coletores de partículas, desde o modo como a gravidade se comporta até o que diabos energia escura é por isso que os elétrons têm a massa que possuem. E, embora seja uma ideia potencialmente poderosa, que, se desbloqueada, revolucionaria completamente nossa compreensão do mundo físico, ela nunca foi testada diretamente.
No entanto, existem maneiras de explorar alguns dos fundamentos e possíveis conseqüências de teoria das cordas. E, embora esses testes não provassem diretamente a teoria das cordas de uma maneira ou de outra, eles ajudariam a reforçar seu argumento. Vamos explorar.
Um problema perturbador
Primeiro, porém, precisamos examinar por que a teoria das cordas é tão difícil de testar. Existem duas razões.
As cordas da teoria das cordas são estupendamente pequenas, acredita-se que estejam em algum ponto da escala de Planck, de 10 a 34 metros de diâmetro. Isso é muito, muito menor do que qualquer coisa que possamos esperar sondar, mesmo com nossos instrumentos mais precisos. As cordas são tão pequenas que, na verdade, parecem partículas pontuais, como elétrons, fótons e nêutrons. Simplesmente não podemos olhar diretamente para uma string.
Relacionada a essa pequenez, está a escala de energia necessária para investigar os regimes onde a teoria das cordas realmente importa. Atualmente, temos duas abordagens diferentes para explicar a quatro forças da natureza. Por um lado, temos as técnicas da teoria quântica de campos, que fornecem uma descrição microscópica do eletromagnetismo e das duas forças nucleares. E por outro lado, temos relatividade geral, o que nos permite entender a gravidade como a flexão e distorção do espaço-tempo.
Para todos os casos que podemos examinar diretamente, usar um ou outro é bom. A teoria das cordas só entra em jogo quando tentamos combinar todas as quatro forças com uma única descrição, o que realmente importa nas escalas de energia mais altas - tão altas que nunca poderíamos construir uma máquina para atingir tais alturas.
Mas mesmo se pudéssemos conceber um colisor de partículas para sondar diretamente as energias da gravidade quântica, não poderíamos testar a teoria das cordas, porque ainda a teoria das cordas não está completa. Isso não existe. Só temos aproximações que esperamos aproximar-se da teoria real, mas não temos idéia de como estamos certos (ou errados). Portanto, a teoria das cordas não está à altura da tarefa de fazer previsões que poderíamos comparar com experimentos hipotéticos.
Azuis cósmicos
Mesmo que não possamos alcançar as energias necessárias em nossos coletores de partículas para realmente examinar profundamente o mundo potencial das cordas, 13,8 bilhões de anos atrás, todo o nosso universo era um caldeirão de forças fundamentais. Talvez possamos obter algumas idéias mais aprofundadas olhando para a história da a grande explosão.
Uma sugestão apresentada pelos teóricos das cordas é outro tipo de corda teórica: a corda cósmica. Cordas cósmicas são defeitos que abrangem o universo no espaço-tempo, sobra desde os primeiros momentos do Big Bang, e são uma previsão bastante genérica da física dessas épocas do o universo.
Mas cordas cósmicas também pode ser uma sequência esticada para o superperto da teoria das cordas, que geralmente é tão pequena que "microscópica" é uma palavra muito grande, mas foi esticada e puxada pela expansão incessante do universo. Portanto, se encontrarmos uma corda cósmica flutuando no cosmos, poderíamos estudá-la com cuidado e verificar se é realmente algo previsto pela teoria das cordas.
Até o momento, nenhuma corda cósmica foi encontrada em nosso universo.
Ainda assim, a pesquisa está iniciada. Se encontrássemos uma corda cósmica, ela não validaria necessariamente a teoria das cordas - haveria muito mais trabalho a ser feito, tanto teoricamente quanto observacionalmente, para diferenciar a previsão da teoria das cordas da versão do crack-no espaço-tempo.
Não é tão supersimetria
Ainda assim, podemos ser capazes de pegar algumas pistas interessantes, e uma dessas pistas é supersimetria. A supersimetria é uma simetria hipotética da natureza que liga todos os férmions (os blocos de construção da realidade como elétrons e quarks) com os bósons (os portadores das forças como glúons e fótons) sob uma única estrutura.
A maquinaria da supersimetria foi primeiramente trabalhada pelos teóricos das cordas, mas tomou o fogo como uma avenida interessante para todos os físicos de alta energia para potencialmente resolver alguns problemas com o Modelo Padrão e fazer previsões para a nova física. Na teoria das cordas, a supersimetria permite que as cordas descrevam não apenas as forças da natureza, mas também os blocos de construção, dando a essa teoria o poder de realmente ser uma teoria de tudo.
Portanto, se encontrássemos evidências de supersimetria, isso não provaria a teoria das cordas, mas seria um grande marco.
Não encontramos nenhuma evidência de supersimetria.
o Large Hadron Collider (LHC) foi explicitamente projetado para explorar a supersimetria, ou pelo menos algumas das versões mais simples e fáceis de alcançar da supersimetria, procurando novas partículas previstas pela teoria. O LHC ficou completamente vazio, sem sequer sentir o cheiro de uma nova partícula supersimétrica, limpando todas as idéias mais simples de supersimetria do mapa.
E, embora esse resultado negativo não descarte a teoria das cordas, também não a torna muito boa.
Um dia teremos evidências de até mesmo um dos fundamentos ou previsões paralelas da teoria das cordas? É impossível dizer. Muitas esperanças foram depositadas na supersimetria, que até agora falhou, e ainda restam dúvidas sobre se vale a pena construir coletores ainda maiores para tentar forçar mais a supersimetria, ou se devemos desistir e tentar outra coisa.
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Saiba mais ouvindo o episódio "A teoria das cordas vale a pena? (Parte 6: Provavelmente devemos testar isso)" no podcast Ask A Spaceman, disponível em iTunes e na Web emhttp://www.askaspaceman.com. Os comentários são de responsabilidade exclusiva de seus autores e não representam a opinião deste site. ., Dhruv R., Maria A., Ter B., oiSnowy, Evan T., Dan M., Jon T., @twblanchard, Aurie, Christopher M., @unplugged_wire, Giacomo S., Gully F. pelas perguntas que levaram a esta peça! Faça sua própria pergunta no Twitter usando #AskASpaceman ou seguindo Paul @PaulMattSutter e facebook.com/PaulMattSutter.
