A primeira máquina do tempo no mundo poderia ser o LHC

Olá pessoal, há quanto tempo!

Aos que pensaram que eu havia abandonado o blog, pensaram errado.
O problema é que estou muito sem tempo mesmo para dedicar ao blog. Mas eu prometo que logo quando as coisas se acalmarem eu vou postar mais e escrever mais também, pois faz muito tempo que não escrevo nada.
Bom, vamos aos artigos mais interessantes que eu li estes últimos dias! Este será o primeiro deles…

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O Large Hadron Collider [Grande Colisor de Hádrons, LHC], além de ser o maior experimento científico do mundo, pode se tornar também a primeira máquina capaz de fazer a matéria viajar de volta no tempo. Isto se Tomas J. Weiler e Chui Man Ho estiverem corretos. Os dois físicos da Universidade de Vanderbilt, nos Estados Unidos, acabam de propor a idéia em um artigo ainda não aceito para publicação, enviado para o repositório arXiv. “Nossa teoria é um tiro de longa distância”, admitiu Weiler. “Mas ela não viola nenhuma lei da física e nem qualquer restrição experimental.”

Um dos maiores objetivos do LHC é encontrar o bóson de Higgs, uma partícula hipotética da qual os físicos lançam mão para explicar porque partículas como os prótons, nêutrons e elétrons possuem massa. Se o LHC realmente conseguir produzir essa que é chamada a “partícula de Deus”, alguns físicos acreditam que ele irá criar também uma segunda partícula, o singleto de Higgs.

Segundo a proposta de Weiler e Ho, esses singletos teriam a capacidade de saltar para uma quinta dimensão, onde eles poderiam se mover para frente e para trás no tempo, retornando depois para nossa dimensão, mas reaparecendo no futuro ou no passado. “Uma das coisas mais atrativas dessa abordagem da viagem no tempo é que ela evita todos os grandes paradoxos”, disse Weiler.

Na verdade, a abordagem evita os passageiros mais problemáticos na viagem. Como somente partículas com características tão especiais poderiam viajar no tempo, ninguém poderia retornar ao passado e matar algum antecessor, eliminando a possibilidade da própria existência. “Entretanto, se os cientistas puderem controlar a produção dos singletos de Higgs, eles poderão enviar mensagens para o passado ou para o futuro”, propõe Weiler.

Testar a teoria, segundo os físicos, será fácil: bastará observar se o LHC produz os singletos de Higgs e se os produtos do seu decaimento começam a surgir espontaneamente. Neste caso, garantem eles, isso indicará que esses produtos estão sendo gerados por partículas que viajaram de volta no tempo para reaparecer antes da ocorrência das colisões que as originaram. Enfim, máquinas do tempo do futuro poderiam ser detectadas hoje.

A proposta é baseada na Teoria-M, que tem a pretensão de ser uma “teoria de tudo”. A Teoria-M requer a existência de 10 ou 11 dimensões, em vez das quatro que nos são familiares (as três espaciais mais o tempo). Isso levou à sugestão de que nosso universo pode ser uma membrana – ou “brana” – quadridimensional flutuando em um espaço-tempo multidimensional, chamado de “O Todo” [Bulk].

Viajar mais rápido do que a luz

Segundo essa visão de mundo, os blocos fundamentais do nosso universo estão permanentemente presos à sua brana, o que os impede de viajar para outras dimensões. Porém, pode haver exceções – a gravidade, por exemplo, seria uma força tão fraca porque ela se difunde por outras dimensões. Outra possível exceção seria o singleto de Higgs, que responde à gravidade, mas a nenhuma das outras forças básicas.

Uma terceira possibilidade seria um ainda mais elusivo neutrino estéril, um parente mais raro dos quase indetectáveis “neutrinos normais”. Um neutrino normal interage tão pouco com a matéria que pode atravessar um cubo de um ano-luz de lado feito de chumbo sem se chocar com nenhum átomo. Os estéreis não se chocariam nunca com nada – eles também reagiriam apenas com a gravidade, o que os torna passageiros viáveis para a máquina do tempo de Weiler e Ho. Um experimento realizado no ano passado dá suporte à existência dos neutrinos estéreis.

E a idéia vai além: se os neutrinos estéreis pegarem atalhos por outras dimensões, do ponto de vista da nossa dimensão eles poderiam viajar em velocidades mais altas do que a da luz. De acordo com a Teoria da Relatividade Geral de Einstein, há certas condições nas quais viajar mais rápido do que a luz é equivalente a viajar de volta no tempo – foi aí, segundo os dois físicos, que eles entraram no especulativo campo das viagens no tempo.

Especulações que, por enquanto, estão rendendo bem no mundo da ficção científica. Os recentes livros Teoria Final [Final Theory], de Mark Alpert, e A Máquina do Tempo Acidental, de Joe Haldeman, amparam-se na ideia dos neutrinos viajantes no tempo.

Fonte: Portal UFO

Relatividade de Einstein é testada em escala humana

Os cientistas observaram estes fenômenos fazendo alterações específicas em um dos dois relógios atômicos de alumínio e medindo as diferenças resultantes em relação ao outro relógio usado como parâmetro. (Imagem: Chou et al./Science)

A diferença na passagem do tempo para objetos que se deslocam em velocidades diferentes é um dos aspectos mais discutidos e menos compreendidos da Teoria da Relatividade de Einstein.

Dadas as “dimensões sobre-humanas” envolvidas, envolvendo foguetes e gêmeos que viajam em naves espaciais, é difícil explicar o fenômeno e seus efeitos, e gerações de alunos de física têm saído da escola sem serem capazes de explicá-los de forma correta.

E isso apesar desses efeitos fazerem parte do nosso dia-a-dia. Por exemplo, a mudança na velocidade do tempo entre a superfície do planeta e o espaço exige correções constantes para os satélites artificiais da constelação GPS.

Relatividade do tempo

Agora, cientistas do laboratório NIST, nos Estados Unidos, conseguiram pela primeira vez medir o fenômeno em uma escala bem humana, de meros 33 centímetros, eventualmente abrindo caminho para que os estudantes finalmente possam compreendê-lo com mais facilidade.

Com isto, será possível, por exemplo, provar que alguém envelhece mais rapidamente se estiver alguns degraus mais alto na escada – ainda que o efeito seja pequeno demais para ser percebido diretamente por um ser humano.

Mesmo mudar-se para o alto de uma montanha não produziria efeito suficiente para aumentar a expectativa de vida de alguém de maneira significativa – na escala usada pelos cientistas, de 33 centímetros, o efeito da mudança na passagem do tempo acrescentaria cerca de 25 bilionésimos de segundo a alguém que vivesse 80 anos.

O experimento também permitiu que os pesquisadores checassem outro aspecto da relatividade – que o tempo passa mais lentamente quando você se move mais a uma velocidade maior.

Trazido às dimensões humanas, o aparato dispensou as naves espaciais e permitiu a verificação do efeito usando um carro rodando a uma velocidade de 32 quilômetros por hora.

Estrela magnética desafia teoria dos buracos negros

O magnetar desafia as atuais teorias da evolução estelar, uma vez que, segundo estas teorias, uma estrela com massa dessa magnitude deveria transformar-se em um buraco negro, e não em uma estrela magnética. (Imagem: ESO/L. Calçada)

Magnetar

Astrônomos demonstraram pela primeira vez que uma estrela magnética – um tipo incomum de estrela de nêutrons, também conhecida como magnetar – se formou a partir de uma estrela com pelo menos 40 vezes a massa do Sol.

O resultado desafia as atuais teorias da evolução estelar, uma vez que, segundo estas teorias, uma estrela com massa dessa magnitude deveria transformar-se em um buraco negro, e não em uma estrela magnética.

Isto deixa novamente em aberto uma questão fundamental: que quantidade de massa deve possuir uma estrela para dar origem a um buraco negro?

Zoológico estelar

Os astrônomos usaram o Very Large Telescope, do ESO (Observatório Europeu do Sul), para observar em grande detalhe o enxame estelar Westerlund 1, situado a 16.000 anos-luz de distância da Terra, na constelação austral do Altar.

A partir de estudos anteriores, os astrônomos sabiam já que Westerlund 1 é o super enxame estelar mais próximo conhecido, contendo centenas de estrelas de grande massa, algumas que brilham com a luminosidade de quase um milhão de sóis e outras com duas mil vezes o diâmetro do Sol (tão grandes como a órbita de Saturno).

“Se o Sol estivesse situado no centro deste enxame, o nosso céu noturno estaria repleto de centenas de estrelas tão brilhantes como a Lua Cheia,” diz Ben Richie, autor principal do artigo científico que apresenta estes resultados.

Westerlund 1 é um fantástico zoológico estelar, contendo estrelas diversas e exóticas. Mas as estrelas no enxame partilham uma coisa em comum: todas têm a mesma idade, estimada entre 3,5 e 5 milhões de anos, já que o enxame se formou a partir de um único evento cósmico.

Teoria desprezada sobre órbitas geoestacionárias é comprovada

Este é o esquema das órbitas geoestacionárias deslocadas, propostas em 1984, mas que poucos acreditavam ser possíveis.(Imagem: Advanced Space Concepts Laboratory, University of Strathclyde)

Em 1984, o norte-americano Robert L. Forward propôs a utilização de uma nova família de órbitas ao redor da Terra, o que, segundo ele, poderia melhorar substancialmente as comunicações via satélite.

Os especialistas da área mais simpáticos o ignoraram, enquanto os demais desprezaram e criticaram duramente a proposta, catalogando-a de impossível.

Mas uma dupla de engenheiros da Universidade de Strathclyde, na Grã-Bretanha, afirma ter conseguido demonstrar que o físico estava certo e que há literalmente mais espaço para o lançamento de satélites de comunicação.

Órbitas deslocadas

O Dr. Forward afirmou que é possível usar “órbitas deslocadas” para manter um número maior de satélites artificiais ao norte ou ao sul do Equador, ajudando a atender a crescente demanda por comunicações.

Ele propôs que a órbita de um satélite geoestacionário pode ser empurrada acima ou abaixo do anel geoestacionário em torno da Terra, que segue a linha do Equador, usando uma vela solar, impulsionada pela pressão da luz solar.

O funcionamento das velas solares foi demonstrado recentemente pela sonda espacial japonesa Ikaros, embora o mecanismo tenha sido alvo de grandes controvérsias por décadas.

Mas os críticos do Dr. Forward também afirmavam que as órbitas deslocadas eram impossíveis devido à dinâmica incomum do problema.

Teoria de Einstein derruba dois competidores

A região estudada pelos cientistas cobre uma área do céu de 29 arcominutos (cerca de 5 milhões de anos-luz). Imagem: X-ray (NASA/CXC/SAO/A. Vikhlinin; ROSAT), Optical (DSS), Radio (NSF/NRAO/VLA/IUCAA/J.Bagchi)

Dois novos estudos independentes puseram a Teoria da Relatividade Geral de Einstein à prova como nunca fora feito antes.

Os experimentos, feitos com a ajuda do Telescópio Espacial Chandra, da NASA, que observa o Universo na frequência dos raios X, mostraram, talvez sem muita surpresa, que a teoria de Einstein ainda é a melhor ferramenta disponível para entender o Universo.

Teorias alternativas da gravidade

As duas equipes de cientistas usaram extensas observações de aglomerados de galáxias, os maiores objetos do Universo unidos pela gravidade.

Um dos resultados questiona um modelo da gravidade concorrente com a Relatividade Geral, enfraquecendo os argumentos da hipótese conhecida como “gravidade f(R)”.

O outro estudo mostra que a teoria de Einstein funciona para uma vasta gama de tempos e distâncias em todo o cosmos.

“Se a Relatividade Geral é o campeão dos pesos-pesados, esta outra teoria estava tentando ser o desafiante,” disse Fabian Schmidt, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, que liderou o estudo. “Nosso trabalho mostra que suas chances de vir a superar o atual campeão são muito pequenas.”

Aceleração da expansão do universo

Nos últimos anos, os físicos têm voltado sua atenção para as teorias concorrentes à Relatividade Geral em busca de uma possível explicação para a aceleração da expansão do universo.

Atualmente, a explicação mais popular para a expansão acelerada do Universo é a chamada constante cosmológica, que pode ser entendida como a energia que existe no espaço vazio.

Esta energia é denominada energia escura para enfatizar que ela não pode ser detectada diretamente.

Gravidade f(R)

No teoria f(R), a aceleração cósmica não vem de uma forma exótica de energia, mas de uma modificação da força gravitacional. A força modificada também afeta a taxa na qual pequenos aglomerados de matéria podem crescer ao longo das eras para se tornarem grandes aglomerados de galáxias, abrindo a possibilidade de um teste da teoria.

Schmidt e seus colegas usaram as estimativas de massa de 49 aglomerados de galáxias no Universo local, a partir de observações do Chandra, e compararam-nas com as previsões do modelo teórico, com estudos de supernovas, da radiação cósmica de fundo e da distribuição em grande escala das galáxias.

Eles não encontraram nenhuma evidência de que a gravidade seja diferente do previsto pela Relatividade Geral em escalas maiores do que 130 milhões de anos-luz. Este limite corresponde a uma melhoria de cem vezes sobre os limites do alcance da força gravitacional modificada que podem ser estabelecidos sem o uso dos dados dos aglomerados galácticos.

“Esta é a mais forte restrição já feita sobre uma teoria alternativa para a Relatividade Geral nessas grandes escalas de distância”, disse Schmidt. “Nossos resultados mostram que podemos sondar rigorosamente a gravidade em escalas cosmológicas por meio das observações de aglomerados de galáxias.”

A razão para esse ganho dramático em precisão é a forte atuação da gravidade sobre os aglomerados galácticos, em contraste com a expansão universal de fundo. A técnica também promete ser um bom teste de outros cenários modificados da gravidade, como os modelos fundamentados em teorias de várias dimensões e na teoria das cordas.

Relatividade Geral em escala cósmica

O segundo estudo, sem ligação com o primeiro, também reforça o poder explicativo da Relatividade Geral ao testá-la diretamente através de distâncias e tempos cosmológicos.

Até agora, a Relatividade Geral tinha sido testada somente através de experimentos de laboratório para as escalas do Sistema Solar, deixando a porta aberta para a possibilidade de que a Relatividade Geral não funcionasse em escalas muito maiores.

O grupo da Universidade de Stanford comparou as observações do Chandra de quão rapidamente os aglomerados de galáxias têm crescido ao longo do tempo, com as previsões da Relatividade Geral.

O resultado é uma concordância quase perfeita entre a observação e a teoria.

“A teoria de Einstein teve sucesso de novo, desta vez no cálculo de quantos aglomerados maciços se formaram pela atração gravitacional ao longo dos últimos cinco bilhões de anos,” disse David Rapetti, que liderou o estudo. “Os nossos resultados representam o teste de consistência da Relatividade Geral mais robusto já realizado em escalas cosmológicas.”

Aglomerados de galáxias

Os aglomerados de galáxias são objetos importantes na busca por uma maior compreensão do Universo. Como as observações da massa dos aglomerados de galáxias são diretamente sensíveis às propriedades da gravidade, elas fornecem informações cruciais.

Outras técnicas, como as observações de supernovas ou a distribuição das galáxias ao longo de distâncias cósmicas, dependem apenas da taxa de expansão do universo.

Já a técnica utilizada por Rapetti e seus colegas mede também a taxa de crescimento da estrutura cósmica, que é dirigida pela gravidade.

“A aceleração cósmica representa um grande desafio para a nossa compreensão da física,” disse Adam Mantz, do Centro Espacial Goddard, da NASA, coautor do estudo. “As medições da aceleração têm destacado o quão pouco sabemos sobre a gravidade em escalas cósmicas, mas agora estamos começando a empurrar a nossa ignorância para mais longe.”

Do Inovação Tecnológica

Bibliografia:

Constraints on Cosmology and Gravity from the Growth of X-ray Luminous Galaxy Clusters
Adam Mantz, Steve W. Allen, David Rapetti, Harald Ebeling, A. Drlica-Wagner
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
October 6, 2009
Vol.: In Press

Cluster constraints on f(R) gravity
Fabian Schmidt, Alexey Vikhlinin, Wayne Hu
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
Vol.: 80, 083505