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domingo, 10 de março de 2019

Dimensões extras, gravitons e minúsculos buracos negros

Caros Leitores,


Por que a gravidade é muito mais fraca que as outras forças fundamentais? Um pequeno imã de geladeira é suficiente para criar uma força eletromagnética maior que a atração gravitacional exercida pelo planeta Terra. Uma possibilidade é que não sentimos o efeito total da gravidade porque parte dela se espalha para dimensões extras. Embora possa soar como ficção científica, se existirem dimensões extras, elas poderiam explicar por que o universo está se expandindo mais rápido do que o esperado e por que a gravidade é mais fraca que as outras forças da natureza.
Uma questão de escala
Em nossa vida cotidiana, experimentamos três dimensões espaciais e uma quarta dimensão de tempo. Como poderia haver mais? A teoria geral da relatividade de Einstein nos diz que o espaço pode se expandir, contrair e dobrar. Agora, se uma dimensão fosse contrair em um tamanho menor que um átomo, ela estaria oculta de nossa visão. Mas se pudéssemos olhar em uma escala pequena o suficiente, essa dimensão oculta poderia se tornar visível novamente. Imagine uma pessoa andando em uma corda bamba. Ela só pode se mover para trás e para frente; mas não esquerda e direita, nem para cima e para baixo, então ela só vê uma dimensão. Formigas que vivem em uma escala muito menor poderiam se mover ao redor do cabo, no que pareceria uma dimensão extra para o equilibrista.
Como poderíamos testar as dimensões extras? Uma opção seria encontrar evidências de partículas que podem existir apenas se as dimensões extras forem reais. Teorias que sugerem dimensões extras predizem que, da mesma forma que os átomos têm um estado fundamental de baixa energia e estados excitados de alta energia, haveriam versões mais pesadas de partículas padrão em outras dimensões. Essas versões mais pesadas de partículas - chamadas estados de Kaluza-Klein - teriam exatamente as mesmas propriedades das partículas padrão (e, portanto, seriam visíveis para nossos detectores), mas com uma massa maior. Se CMS ou ATLASSe houvesse uma partícula semelhante a Z ou W (os bósons Z e W sendo portadores da força eletrofraca) com uma massa 100 vezes maior, por exemplo, isso poderia sugerir a presença de dimensões extras. Essas partículas pesadas só podem ser reveladas com as altas energias alcançadas pelo Large Hadron Collider (LHC).
Um pequeno pedaço de gravidade?
Alguns teóricos sugerem que uma partícula chamada "graviton" está associada à gravidade da mesma maneira que o fóton está associado à força eletromagnética. Se gravitons existem, deve ser possível criá-los no LHC, mas eles desapareceriam rapidamente em dimensões extras. Colisões em aceleradores de partículas sempre criam eventos balanceados - como fogos de artifício - com partículas voando em todas as direções. Um gráviton pode escapar dos nossos detectores, deixando uma zona vazia que notamos como um desequilíbrio no momento e energia no evento. Nós precisaríamos estudar cuidadosamente as propriedades do objeto perdido para descobrir se é um gravitão escapando para outra dimensão ou algo mais. Este método de busca de energia perdida em eventos também é usado para procurar por matéria escura ou partículas supersimétricas.
Buracos negros microscópicos
Outra maneira de revelar dimensões extras seria através da produção de “ buracos negros microscópicos ”. O que exatamente nós detectamos dependeria do número de dimensões extras, a massa do buraco negro, o tamanho das dimensões e a energia na qual o buraco negro ocorre. Se micro buracos negros aparecem nas colisões criadas pelo LHC, eles se desintegram rapidamente, em cerca de 10 -27 segundos. Eles decairiam no Modelo Padrão ou partículas supersimétricas, criando eventos contendo um número excepcional de pistas em nossos detectores, que facilmente identificamos. Encontrar mais sobre qualquer um desses assuntos abriria a porta para possibilidades ainda desconhecidas.
Fonte: Fonte:  CERN - Pesquisa Nuclear (em francês Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire)                        
Obrigado pela sua visita e volte sempre!
                      
HélioR.M.Cabral (Economista, Escritor e Pesquisador Independente na Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).

Membro da Society for Science and the Public (SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration) e ESA (European Space Agency).

Participa do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela NASA.

Participa também do projeto The Globe Program / NASA Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e U.S Department of State.



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