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Entrevista sobre o Bóson de Higgs - ou um duelo entre jornalismo e informação?
Olá pessoal, não ia escrever um texto antes de sexta, mas quero falar acerca da entrevista que o Rogério Rosenfeld, do IFT, deu à emissora Bandeirantes no domingo. Os vídeos estão logo abaixo (linkei só a parte 1 de 4) e também indico que primeiro vocês leiam esse texto do Daniel, que foi o "muso" inspirador desse texto (kkkkkk).
Assisti a entrevista ontem, pelo canal do youtube do qual linkei o vídeo acima. Como eu estava de mal comigo mesmo e queria me autoflagelar, resolvi ler os comentários. Então o contexto total me deu vontade de escrever um texto abordando a postura do Rosenfeld, dos jornalistas e do pessoal que estava assistindo e criticando.
A entrevista já começa com um vídeo legalzinho, mas cheio de imprecisões. Obviamente a emissora não iria querer gastar mais dinheiro pagando alguém que entendesse do assunto para dar consultoria no vídeo, já que qualquer estagiário de jornalismo pode ler meia dúzia de textos e entender tudo do assunto. Afinal, o Higgs é totalmente trivial, uma partícula gorda que gruda em todas as outras partículas e dá massa para elas, cria o universo, passa café e faz bolo de chocolate.
Tirando o bonito e desastroso início, começa a entrevista. Parecia que eu estava assistindo um duelo de repentistas; os jornalistas perguntavam algo e esperavam respostas imediatas, “sim”, “não”, “o bóson de Higgs é isso”, o “bóson de Higgs é aquilo”... Porém, como o Daniel deixou bem claro no texto dele, na Ciência as coisas não são bem assim, principalmente se tratando de um assunto tão recente e complexo. Como vocês devem ter notado no meu texto anterior, o bóson de Higgs não é trivial, não se formula uma resposta exata “o bóson de Higgs é isso” e todo mundo compreende sem problema algum. Infelizmente na “física de ponta” muitas coisas que parecem triviais já deixarem de ser simples há muito tempo, como o caso da massa, que eu também escrevi a respeito.
Outro exemplo é a própria definição do que é matéria ou o que é uma partícula. Se um físico me perguntasse agora o que é uma partícula, eu conseguiria dar uma resposta concisa: responderia “na lata” que é uma representação irredutível do grupo de Poincaré. Um físico compreenderia sem problema algum, mas e para você que sentido isso faria? Muito provavelmente não faria nenhum sentido, afinal o que é uma representação irredutível, o que é um grupo de Poincaré? Quem ou o que diabos é Poincaré? Obviamente, para explicar a um “não especialista”, eu precisaria pensar em uma forma mais didática de abordar o assunto e, ainda sim, sem muita imprecisão.
Isso, por si só, já é uma tarefa muito difícil se tratando de assuntos consolidados, que todo mundo conhece dentro da física. Imagine agora responder perguntas referentes a algo que acabou de ser sistematizado, que pode ter relação com mais coisas do que sabemos, que pode ter propriedades levemente diferentes do esperado. Uma resposta concisa seria um erro tremendo.
Outro problema contundente eram as perguntas que vinham de jornalistas leigos. Via-se que o pobre Rosenfeld tinha que entender a pergunta e tentar consertar ela para que, aí sim, pudesse formular uma resposta simples e didática de algo complexo que está na fronteira do conhecimento humano.
Nesse meio tempo entre a compreensão, correção e resposta à pergunta, os jornalistas já estavam interrompendo o entrevistado com novas perguntas e indagações que algumas vezes sequer havia relação com a pergunta que ele estava tentando responder.
Aí vem aquela máxima: “Ah Thiago, você está sendo injusto, os jornalistas são pressionados para escrever, por quantidade de conteúdo em um tempo apertado, mimimi...”. Sim eu sei disso, e gostaria agradecer a essas empresas de jornalismo que estão preocupadas unicamente com lucro e não com qualidade de informação passada, pelo desserviço muitas vezes prestado à divulgação científica. Embora eu ache que a atitude da Bandeirantes, em abordar o tema, tenha sido algo muito legal, notava-se que a emissora não tinha nem ao menos UM repórter capacitado para tal entrevista, o que jogava toda a responsabilidade nas costas do Rosenfeld.
Uma coisa que eu gostei muito foi o desanimo dos entrevistadores logo no começo quando receberam a resposta de que o Higgs não tinha aplicação prática no momento. Esse ponto é algo muito delicado, pois nossa atual sociedade sente uma enorme dificuldade em achar utilidade para o conhecimento que não desenvolva imediatamente tecnologia. O aperfeiçoamento da nossa forma de ver e compreender o universo, a evolução da nossa compreensão de mundo são totalmente inúteis se não der para fazer um Iphone com bateria que dure mais tempo.
Mas enfim, esse é o mundo que vivemos e muitas vezes temos que tentar “vender nosso peixe” e forçar a existência de supostas tecnologias que podemos construir com o Higgs.
Agora vamos ao nono ciclo do inferno... digo, ao comentários:
Tanto no facebook quanto no youtube as opiniões foram deprimentes, basicamente me deparei com a justiça do inferno:
1 – A Malícia
Comentários puramente maldosos, com única intenção de atacar o entrevistado que não correspondeu ao esperado; “de que adianta ter 50 diplomas e ser um mané que não sabe explicar nada” e coisas do tipo.
O Rogério soube sim explicar muito bem algumas coisas, o problema foi que ele nem ao menos teve tempo para pensar em respostas melhores e mais amplas, pois era sempre atropelado por um jornalista com uma pergunta quase sempre sem muito sentido.
2 – A incontinência
“O Gleiser é melhor, deveriam ter chamado ele”, “Ele é bom, mas preferia o Gleiser”.
Tá, aí é uma questão de opinião. Mas é justamente esse ponto que difere Rosenfeld de Marcelo Gleiser. Rosenfeld se enrolou um pouco, gaguejou, demorou a responder, mas percebi que ele fez isso diversas vezes na tentativa de dar a melhor resposta possível para a pergunta, muitas vezes sem sucesso, devido a falta de rivotril nos jornalistas.
O Marcelo Gleiser por sua vez, não é tão cuidadoso com as suas palavras, aí o pessoal gosta mais, pois você não precisa pensar muito para entender uma resposta dele. Mas isso é um problema, muitas vezes o Gleiser é impreciso a ponto de estar errado, mesmo a explicação dele sendo didática e legal. Então preste atenção, a resposta que você quer muitas vezes pode estar errada, principalmente se tratando de Ciência.
3 – A Bestialidade
Sem dúvida o maior reflexo dos comentário na internet, ninguém nunca conseguirá escapar deles. Mas como sempre, nesse caso só podemos sentir pena dessas pessoas que precisam se comportar como animais, ou como “vermes de comentário”.
Para fechar vou resumir exatamente o que eu achei de tudo isso: gostei bastante da entrevista, acredito que foi bastante válido a emissora ter aberto espaço para um assunto importante para a Ciência, e adoraria que as demais emissoras fizessem o mesmo. A postura dos jornalistas foi algo muito prejudicial para o desempenho do entrevistado, que não pode se expressar corretamente, ou a altura da capacidade que possui. As emissoras deveriam se preocupar mais com isso. Apesar dos pesares, as respostas do Rogério foram muito boas, algumas vezes não muito didáticas, mas ao menos ele não foi impreciso em alguns pontos que outros divulgadores como Gleiser e Kaku nem se importariam.
terça-feira, 15 de outubro de 2013
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Thiago V. M. Guimarães
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Bóson de Higgs - Como, onde e porque surgiu.
Mudança total de planos. Essa semana Peter Higgs ganhou o prêmio por causa do bóson de Higgs e a mídia fez uma cagada monstruosa ao tentar noticiar o assunto. A coisa foi tão feia que o bóson de Higgs acabou sendo até o responsável pela vida na Terra. Obviamente que eu estava doido para escrever um texto metendo o pau nos jornalistas, mas vou fazer melhor, vou dissecar o assunto ao máximo para os leigos. Farei isso em alguns posts, basicamente já tenho tudo escrito só vou postando aos poucos para não ficar gigante.
Para não comprometer o entendimento de todos, esse texto será divido em 3 partes;
1 – Introdução,
2 – O Higgs para leigos,
3 – O Higgs para não tão leigos.
0 – O porquê:
Esse texto possui uma motivação extra. Vocês que acompanham o blog sabem que eu trabalho com Teoria Quântica de Campos, mas nunca falei exatamente em quê. Minha pesquisa é em uma área relacionada ao Higgs, trabalho com vórtices semilocais no modelo de Higgs não-abeliano, não se preocupe se você não entendeu nada, acho que nem eu entendo direito. Essa área trabalha diretamente com o campo de Higgs, embora eu não pesquise diretamente a fenomenologia da partícula em si. Como vários pesquisadores da área de partículas e campos que trabalham diretamente com modelos de Higgs não se manifestaram sobre o assunto, me senti na obrigação de escrever esse texto. Então lá vamos nós:
0 – O porquê:
Esse texto possui uma motivação extra. Vocês que acompanham o blog sabem que eu trabalho com Teoria Quântica de Campos, mas nunca falei exatamente em quê. Minha pesquisa é em uma área relacionada ao Higgs, trabalho com vórtices semilocais no modelo de Higgs não-abeliano, não se preocupe se você não entendeu nada, acho que nem eu entendo direito. Essa área trabalha diretamente com o campo de Higgs, embora eu não pesquise diretamente a fenomenologia da partícula em si. Como vários pesquisadores da área de partículas e campos que trabalham diretamente com modelos de Higgs não se manifestaram sobre o assunto, me senti na obrigação de escrever esse texto. Então lá vamos nós:
1 – Introdução:
Nós sabemos que a matéria é formada por átomos e há não muito tempo se descobriu que os átomos são compostos de outras partículas menores, como os elétrons, prótons e nêutrons. Mais recentemente ainda, se descobriu que o próton e o nêutron poderiam ser divididos em partículas ainda menores, chamadas de quarks. No decorrer do século passado foi descoberto um grande número de partículas novas que possuíam propriedades características diferentes entre si. Os físicos viram então a necessidade de organizar seu grande armário de partículas elementares para a coisa não ficar bagunçada.
As partículas fundamentais foram dividas em dois grandes grupos chamados de Férmion e Bóson. Esses dois grupos são fundamentalmente diferentes. O primeiro é composto por partículas de matéria propriamente ditas (SIC) e possui spin semi-inteiro, 1/2, 3/2, 5/2, por exemplo. Dentro desse mesmo grupo as partículas são divididas em 12 subclasses chamadas de sabores. Entre essas partículas estão os elétrons, vários sabores de quarks e de neutrinos. Quando juntamos esses quarks eles formam partículas maiores chamadas de hadrons – que é exatamente o que significa aquele H do LHC – que compreendem os prótons, nêutrons e píons, basicamente.
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| Imagem com Bosons Hadrons e Fermions. |
Por sua vez o grupo dos bósons é composto de partículas que, de forma geral, são mediadoras de campos e possuem spin inteiro, 0,1,2. Os bósons com spin 1 são chamados de bósons vetoriais, pois são provenientes de campos vetoriais. Os bósons de spin 2 são tensoriais (provenientes de campos tensoriais) e os bósons de spin 0 são chamados escalares (provenientes de campos escalares). Dentro desse grupo temos o fóton, que é o mediador de interações eletromagnéticas, o glúon, os bósons Z e W que são responsáveis pela mediação da força nuclear fraca e bóson de Higgs, que por sua vez é mediador de uma interação de massa.
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| Modelo padrão. |
Quando juntamos todas essas partículas fundamentais e as interações que elas representam, temos um zoológico de partículas e interações chamado de “Modelo Padrão”. Esse modelo é muito bonito e funciona muito bem, é quase como uma tabela periódica dos físicos de partículas. Mas existe um “porém” nessa beleza toda, falta uma partícula para fechar esse modelo, o maldito bóson de Higgs. Tão maldito que o físico norte americano Lederman escreveu na década de 90 um livro chamado The Goddamn Particle, "A partícula maldita" em uma tradução literal, mas os editores acharam mais legal trocar o nome para The God Particle, A Partícula Deus. Como era de se esperar foi uma cagada homérica que só deu dor de cabeça para os físicos.
2 – Higgs Para Leigos (e para jornalistas)
Mas enfim, que diabos é essa partícula exatamente? Obviamente a resposta correta e formal para essa pergunta exigiria uma boa quantidade de matemática, então isso fica para a seção 3. Aqui irei me ater a uma explicação superficial, mas ainda sim dentro da margem do que se considera correto.
Nossa charmosa teoria que descreve as interações entre as partículas e forças funciona muito bem, mas existe um problema que tira o sono de muitos cientistas. A teoria diz que as partículas não deveriam ter massa e, portanto viajar a velocidade da luz, como acontece com o fóton. Entretanto, as partículas que conhecemos têm massa, então alguma coisa deve estar errada ou não estar sendo considerada nesse modelo. Para sanar o problema algumas propostas surgiram, entre elas uma bem elegante dizia que existia um campo responsável por frear essas partículas e esse freamento poderia ser entendido como a “massa” dela. E se produzíssemos uma perturbação nesse campo iríamos gerar ondulações que na teoria quântica de campos são vistas como partículas. Então, chama-se as oscilações no campo de Higgs de bóson de Higgs e é exatamente isso que o LHC tenta fazer, criar essas perturbações no campo.
Assim, a grosso modo, o bóson de Higgs é responsável pela massa das partículas, mas existe um pequeno misconception passado por muitas pessoas nesse ponto e que pode surpreender você. A existência do bóson de Higgs nos mostraria a origem direta da massa de apenas uma pequena parte das partículas que conhecemos, como o elétron, e não de TODA a matéria do universo. Porém, mesmo que a massa de outras partículas, como o próton, tenha origem em grande parte na força nuclear forte elas são afetadas diretamente pelo campo de Higgs (note que falei campo e não bóson), assim podemos considerar que estudos sobre o campo e o bóson de Higgs têm efeitos praticamente sobre toda a matéria ordinária que conhecemos. Caso você queira uma segunda explicação bem didática veja esse texto: Dossiê Higgs
A busca pela partícula maldita começou antes do LHC, no acelerador Tevatron que funcionou até 2011 no Fermilab, EUA (eu particularmente tinha uma questão de feeling com esse). No final da década de 90 e começo de 2001 esse acelerador passou por algumas modificações para realizar o seu Run II que durou até encerrar suas atividades em 2011. Um de seus programas era estudar o quark Bottom, porém houve a possibilidade de se estudar o bóson de Higgs associado aos bósons W e Z, uma vez que o Higgs decaía em quarks bottom. No geral o estudo foi um grande sucesso tanto para os quarks bottom quanto para o bóson de Higgs. Na física de partícula a confiança estatística de que a partícula exista é dada em sigmas, quanto maior o sigma melhor, mas a partir de 5σ já é possível anunciar a descoberta de uma nova partícula, por sua vez o Tevatron conseguiu 3σ para o bóson de Higgs.
Nesse tempo de árduo trabalho do Tevatron, o LHC ficou pronto e como trabalha com energia, intensidade mais altas e com detectores melhores, a chance de se obter uma medida mais precisa que 3σ era bem maior. E foi exatamente isso que aconteceu, no dia 4 de julho os cientistas anunciaram a significância combinada de 5σ e dias depois subiram para 5.9σ. Ou seja, encontraram algo bem na faixa de energia onde o safado do bóson de Higgs deveria estar. Além dessa ótima notícia teve também a enxurrada de cagadas jornalísticas que despertaram a fúria de alguns cientistas, até a emissora de TV Al Jazira falou enfaticamente sobre o assunto e muitos sites intitularam seus artigos de “Encontraram a partícula de Deus”.
3 – Higgs para Não Tão Leigos.
Após essa introdução vamos nos aprofundar um pouco mais no assunto. Aqui nós seremos levados a caminhos sombrios e muito bonitos da área de partículas e campos. Minha intenção é expor com maior número de detalhes possível o porque, onde e como surgiu o bóson de higgs. Indico as (muitas) linhas abaixo apenas a quem está disposto a entender o assunto de verdade, vai depender de seu esforço de absorver o que escreverei, pois não é nada trivial, embora seja deverás interessante. Não deixe de ler todos os textos linkados e também as referências.
3.1 – Quebra de Simetria Eletrofraca.
Antes de começarmos, dê uma lida nesse texto aqui: Campos e Partículas. Eu vou partir desse princípio.
O primeiro ponto a ser tratado é o que é a teoria eletrofraca e o que é uma quebra de simetria eletrofraca. Partiremos desse ponto pelo fato de o mecânismo de Higgs, que é o mecânismo com que algumas partículas ganham massa, ser uma quebra de simetria eletrofraca no modelo padrão.
Então, cabe a nós agora entendermos como funciona a quebra de simetria eletrofraca no modelo padrão.
Anteriormente abordei no texto sobre matéria e energia, que o que consideramos matéria propriamente dita são os férmions, que como você sabe temos como exemplo os quarks e elétrons, entre várias outras partículas. Os quarks interagem fracamente, fortemente e eletromagnéticamente, enquanto os léptons, como o elétrons, não interagem pela força forte. Em todo o caso, as interações fracas e eletromagnéticas de ambos os quarks e léptons são descritos de forma (parcialmente) unificada pela teoria eletrofraca. Resumindo, a teoria eletrofraca é basicamente a unificação da força nuclear fraca com a força eletromagnética.
Ok, onde entra a simetria nisso?
Podemos dizer que o universo ama simetrias, e a grande matemática Noether conseguiu mostrar que simetrias estão matematicamente relacionadas à conservações de propriedades como a carga elétrica, por exemplo. Mas que tipo de simetria são essas? Podemos dividir as simetrias nas leis da física em duas, as Globais e as Locais. Simetrias Globais são aquelas aplicadas uniformemente sobre todos os pontos do espaço. Se pegarmos um balão e marcarmos seus meridianos e paralelos (como na imagem a baixo), ao girarmos esse balão no seu eixo, por exemplo, veremos que a nova posição do balão é idêntica a primeira, isso porque todos os seus pontos foram girados de forma igual, sendo assim todos os pontos sobre o balão sofrem o mesmo deslocamento angular, essas simetrias são as que levam à conservação de cargas. As simetrias locais (também conhecidas como Simetria de Gauge¹) são aquelas aplicadas a cada ponto do espaço, tomando a mesma linha do exemplo anterior, é como se a simetria de local fizesse o balão manter a mesma forma, porém dessa vez cada ponto irá se mover independentemente, com isso surgirão forças aplicadas nos diversos pontos do balão, causando uma deformação dos meridianos e dos paralelos.
Em 1954, a dupla de físicos Yang e Mills, demonstrou que se uma interação física tem simetria global e exigirmos que ela também seja invariante por simetria local, teremos então que colocar novos campos na interação desejada, isso porque precisamos dar origens àquelas forças “ponto-a-ponto” que surgem da simetria local. Esses novos campos são chamados de campos de gauge, que serão muito importantes para esse texto, uma vez que estão associados a bósons sem massa (como o caso do fóton).
![]() |
| Apenas linhas paralelas |
![]() |
| apenas os meridianos. |
| sobreposição dos meridianos e paralelos |
A interação fraca é descrita por um campo de gauge, assim ela possui simetria local, um tipo específico que chamamos de SU(2), mas essa nomenclatura não importa muito para esse texto. Como sabemos, campos estão associados à partículas e as partículas associadas a campos de gauge são bósons vetoriais massivos. Pô, mas eu acabei de dizer acima que Yang-Mills previa bósons vetoriais não massivos, mas agora a interação fraca requer bósons massivos?! Tem um problema aí?!
Sim, a teoria feita por Yang e Mills tinha um problema, quando ela tentava descrever bósons massivos surgiam valores infinitos nas equações, e isso significa que alguma coisa deu merda. Quando surgem infinitos em uma teoria dizemos que ela não é uma teoria renormalizável para aquela situação, assim ela não funciona direito. Afim de descrever a forma com que os bósons na teoria de Yang-Mills ganham massa, algumas idéias foram propostas, e a principal delas pode ser vista nessa imagem abaixo:
Esses papers, acima mostraram que os bósons vetoriais da Teoria de Yang-Mills poderiam ganhar massa a partir de uma mecanismo que quebra esponataneamente a simetria de gauge. Esse mecanismo é chamado de “mecanismo de higgs” e ele quebra a simetria que impedia os bóson vetoriais ganharem massa. Podemos chamar esse evento de quebra de simetria eletrofraca, pois está associado a essa interação. A essa quebra de simetria eletrofraca existe um bóson associado, o bóson de Englert-Brout-Higgs-Guralnik-Hagen-Kibble, injustamente conhecido apenas como bóson de Higgs.
3.2 – Mecanismo de Higgs, e a coisa fica mais complicada.
Aqui vamos precisar de um pouco de matemática, mas não se assuste, muito provavelmente você não irá entender algumas coisas, mas meu foco é que você entenda ao menos o que cada termo das equações abaixo significa.
A pergunta inicial aqui é “como descrevemos um campo matematicamente ?”. Para fazer isso nós usamos a energia do campo, subtraímos a energia potencial da energia cinética do mesmo, da seguinte forma:
$L=K-V$
$K$ é o termo cinético e $V$ é o termo potencial, a essa subtração damos o nome de Lagrangiana. São essas lagrangianas que descrevem o comportamento do campo. Se considerarmos um campo escalar massivo da seguinte forma:
Esse campo é chamado de dubleto, pois possui dois termos e o que nos interessa é o de baixo, $\phi^{0}$. $\phi^{+}$ está associado a um campo não físico e $\phi^{0}$ está associado ao famoso campo de Higgs, dado por:
$H$ é um campo real escalar associado ao bóson de Higgs e $v$ é a relação $\mu/\sqrt{\lambda}$. A Lagrangiana² que descreve o campo é a seguinte:
$D_{\mu}$ é uma derivada covariante em quatro dimensões de $\Phi$, "Dagger" ($\dagger$) indica que é um conjugado hermitiano da derivada de $\Phi$ e de $\Phi$.
Tá, mas e agora? o que fazemos com isso?
O primeiro passo que devemos dar é esquecer o termo cinético e encontrar o termo de potencial mínimo. Potencial mínimo pode ser entendido classicamente de forma simples. Imagine uma montanha russa, na parte mais alta dela a energia potencial é máxima, na parte mais baixa a energia potencial é mínima, se o campo fosse uma montanha russa nós estaríamos tentando encontrar a parte mais baixa dele. O potencial mínimo é chamado de vácuo, e assim como a montanha russa, podemos ter vários pontos de mínimo, ou seja, de vácuos. Quando formos tentar encontrar o mínimo do potencial na lagrangiana do campo, nós encontraremos apenas um vácuo de todos os possíveis. Nesse contexto a quebra espontânea de simetria “escolhe” um vácuo possível do sistema. Ou seja, escolhe um mínimo do potencial.
Ok, eu sei, ficou confuso então tentarei dar um exemplo mais simples. Imagine que você está em uma mesa de jantar redonda repleta de pessoas, e existem copos à direita e a esquerda de cada pessoa, como na imagem a baixo.
Ok, eu sei, ficou confuso então tentarei dar um exemplo mais simples. Imagine que você está em uma mesa de jantar redonda repleta de pessoas, e existem copos à direita e a esquerda de cada pessoa, como na imagem a baixo.
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| como você pode ver, o copo a esquerda de um será sempre o copo a direita do outro |
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| a pessoa número 1 acabou fazer a escolha do copo a sua esquerda, isso irá forçar a pessoa número 2 a escolher também o copo da esquerda, assim sucessivamente. |
Antes de você escolher seu copo, todos têm a chance de escolher o copo da direita ou da esquerda, porém se você resolver beber no copo da esquerda irá forçar as outras pessoas a escolherem o copo da esquerda também. Isso é a quebra espontânea de simetria. As pessoas representam o campo e o copo representa o mínimo de potencial (vácuo).
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| minimo de potencial no campo de Higgs |
Tomando o mínimo do potencial (derivando o potencial), como eu tinha dito, obtemos:
Agora basta fazer uma substituição direta de $\Phi^{2}$ no potencial $V$ e obtemos:
$H$ é nosso Bóson de Higgs com massa de $2\lambda v^{2}$, o $H^{3}$ e $H^{4}$ são termos que chamamos de auto-interação. Nós acabamos de fazer um monte de conta, mas o que elas significam é algo ainda mais bonito. Traduzindo em palavras, o que temos é um bóson vetorial que não possuía massa, mas após uma quebra espontânea de simetria local ele ganha massa. Esse mecanismo de uma partícula sem massa ganhar massa na quebra de simetria é chamado de mecanismo de Higgs e pode ser resumido assim:
Note que nesse resumo, 3 campos escalares massivos desaparecem, isso acontece porque os bósons sem massa “engolem” esses campos e adquire massa. Da mesma forma que fizemos para um bóson, podemos fazer para férmions, como é o caso do elétron, mas aí é muito mais complicado e não cabe nesse texto.
Acima demonstrei e falei muitas coisas extremamente complicadas que só começam a ser vistas pelos físicos no mestrado e doutorado, logo abaixo voltarei a tratar em termos leigos alguns aspectos que considero importante sobre a existência do campo de Higgs.
3.3 – Higgs existe? Ele está ligado ou desligado?
O Higgs está envolvido de formas diferentes à massa de determinadas partículas. Por exemplo, o Higgs dá massa diretamente às partículas elementares conhecidas, férmions e bóson, como elétrons, quarks, bóson Z e W, etc. Embora os prótons sejam formados por 3 quarks, grande parte de sua massa vêm da interação forte. Mas meu foco aqui será: o campo de Higgs existe? Se existe ele está “ligado” ou “desligado”?
Começaremos com uma ilustração clássica e simples que é correlata – O campo elétrico é bem diferente do campo de higgs em muitos aspectos, mas para esse exemplo ele funciona bem. Vocês se lembram daquelas TV's de tubo de antigamente? Então quando a ligávamos e passávamos perto da tela, sentíamos os pelos do nosso braço se arrepiarem, nesse caso o campo elétrico estaria ligado. Um campo elétrico desligado seria uma região neutra, como a que você está agora provavelmente. Sendo assim, o campo elétrico existe e pode ser medido, mas ele pode estar “ligado” ou “desligado”.
Com o Higgs acontece algo semelhante, se ele existir de fato no nosso universo, ele pode estar “ligado” ou “desligado”. Detectar um bóson de Higgs confirma a existência do campo de Higgs e mostra que ele está ligado. Usando o elétron como exemplo, se o campo de Higgs não existisse, ele não teria massa. Se o campo de Higgs existisse, mas não estivesse ligado, então sua massa seria menor do que a observada, pois teria origem na força nuclear forte e em pequenas interações entre os elétrons e o campo de Higgs desligado.
Agora que sabemos onde, como e porquê o bóson de Higgs surge, vamos nos focar em aspectos experimentais e propriedades específicas, mas esse texto já tem informações demais, então darei uma semana para você tentar digerir isso tudo até a postagem do próximo texto. Minha intenção na sequência é continuar fazendo um misto de assuntos mais técnicos e com mais leigos, vamos analisar dados, falar de acoplamento e outros termos técnicos e legais. Espero que tenham gostado.
Bibliografia:
- The Higgs Hunter's Guide - Dawson etall- 1990
- P.W. Higgs, Phys. Lett. 12 (1964) 132, Phys. Rev. Lett, 13 (1964) 508,
Phys. Rev. 145 (1966) 1156; F, Englert and E. Brout, Phys. Rev. Lett
13 (1964) 321; G-S. Guramik, C.R. Hagen and T.W.B. Kibble,
Phys. Rev. Lett. 13 (1964) 585; T.W.B. Kibble, Phys. Rev. 155 (1967)
1554.
- S. Weinberg, Phys. Rev. Lett. W (196?) 1264; A. Salam, Proceedings of
the 8th NoM Symposium (Stockholm), edited by N. Svartholm (Almqvist
and Wiksell, Stockholm, 1968) p. 367.
- S. Glashow, Nvcl. Phys. 22 (1961) 579.
- M. Veltman, Acta Phys. Pol. B8 (1977) 475.
- B.W. Lee, C, Quigg and G.B. Thacker, Phys. Rev. Lett. 38 (1977) 883;
Phys. Rev. D16 (1977) 1519.
- L. Susskind, Phys. Rev. D20 (1979) 2619; S. Weinberg, Phys. Rev. D19
(1979) 1277.
- I.J.R. Aitchison and A.J.G. Hey, Gauge Theories in Particle Physics
(Adam Hilger, Bristol, 1982).
- T.-P. Cheng and L.-F. Li, Gange Theory of Elementary Particle Physics
(Oxford University Press, Oxford, 1984).
- H.E. Haber and G.L. Kane, Phys. Rep. 117C (1985) 75.
- Theory of Higgs Bosons: The Standard Model and Beyond.
- Introduction to the Physics of Higgs Bosons.
1 - Gauge pode também ser traduzido como "calibre". Viu que legal agora você já sabe o que o nome desse blog significa.
2 - Eu escrevi na verdade uma densidade lagrangia e não uma lagrangiana em si, embora todos tenham mania de chamar tudo de lagrangiana.
3 - Não repare nas imagens dos copos, fiz às pressas no Photoshop.
gostaria de agradecer a Rúbia Guimarães e Rebeca Nogueira pela bondade em corrigir o português deplorável com o qual esse texto foi escrito.
Bibliografia:
- The Higgs Hunter's Guide - Dawson etall- 1990
- P.W. Higgs, Phys. Lett. 12 (1964) 132, Phys. Rev. Lett, 13 (1964) 508,
Phys. Rev. 145 (1966) 1156; F, Englert and E. Brout, Phys. Rev. Lett
13 (1964) 321; G-S. Guramik, C.R. Hagen and T.W.B. Kibble,
Phys. Rev. Lett. 13 (1964) 585; T.W.B. Kibble, Phys. Rev. 155 (1967)
1554.
- S. Weinberg, Phys. Rev. Lett. W (196?) 1264; A. Salam, Proceedings of
the 8th NoM Symposium (Stockholm), edited by N. Svartholm (Almqvist
and Wiksell, Stockholm, 1968) p. 367.
- S. Glashow, Nvcl. Phys. 22 (1961) 579.
- M. Veltman, Acta Phys. Pol. B8 (1977) 475.
- B.W. Lee, C, Quigg and G.B. Thacker, Phys. Rev. Lett. 38 (1977) 883;
Phys. Rev. D16 (1977) 1519.
- L. Susskind, Phys. Rev. D20 (1979) 2619; S. Weinberg, Phys. Rev. D19
(1979) 1277.
- I.J.R. Aitchison and A.J.G. Hey, Gauge Theories in Particle Physics
(Adam Hilger, Bristol, 1982).
- T.-P. Cheng and L.-F. Li, Gange Theory of Elementary Particle Physics
(Oxford University Press, Oxford, 1984).
- H.E. Haber and G.L. Kane, Phys. Rep. 117C (1985) 75.
- Theory of Higgs Bosons: The Standard Model and Beyond.
- Introduction to the Physics of Higgs Bosons.
1 - Gauge pode também ser traduzido como "calibre". Viu que legal agora você já sabe o que o nome desse blog significa.
2 - Eu escrevi na verdade uma densidade lagrangia e não uma lagrangiana em si, embora todos tenham mania de chamar tudo de lagrangiana.
3 - Não repare nas imagens dos copos, fiz às pressas no Photoshop.
gostaria de agradecer a Rúbia Guimarães e Rebeca Nogueira pela bondade em corrigir o português deplorável com o qual esse texto foi escrito.
domingo, 13 de outubro de 2013
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Thiago V. M. Guimarães
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Mecanismo de Higgs
,
Quebra de simetria Local
,
Teoria Quântica de Campos
Campos e Partículas - A Nossa Visão Moderna do Universo
No texto passado
falamos sobre simetrias nas leis da física. Nesse texto de hoje
vamos tratar de uma leve introdução da relação entre partículas
e campos do ponto de vista da Teoria Quântica de Campos (TQC). No
próximo texto iremos relacionar os dois assuntos tratando da quebra
espontânea de simetria e, nesse contexto, falaremos sobre dois
mecanismo muito importantes, o de Goldstone e o de Higgs. Vou deixar
os planos a curto prazo em formato de lista para que você possa
acompanhar melhor:
1 – Simetrias
2 – Partículas e
Campos
3 – Quebra Espontânea
de Simetria.
4 – O que são
Partículas Elementares?
5 – O que é
Supersimetria?
Vamos ao que interessa.
No final do século
XIX, o Lorde Kelvin¹ disse que o céu estava limpo, exceto por duas
pequenas nuvens negras, se referindo a como estava a física da
época. O problema é que essas duas pequenas nuvens negras eram nada
mais do que a mecânica quântica e a teoria da relatividade. Em
pouco tempo, essas duas nuvens negras cresceram e deram origem a uma
enorme tempestade.
É justamente da junção
de parte dessas nuvens que vamos falar aqui, mas não vou me focar em
descrições de títulos, e sim dar explicações e depois atribuir
títulos a elas.
Uma coisa que é comum
de se ler por aí é sobre a incompatibilidade entre a mecânica
quântica e a teoria relatividade. Mas isso não é totalmente
verdade, existem vários pontos em que a mecânica quântica e a
relatividade se encaixam muito bem e é disso que se trata a TQC².
Desde a formulação de teorias modernas da física, os campos se
fizeram presente, como na teoria do eletromagnetismo de Maxwell, por
exemplo. Então veio Einstein, Minkowski, Lorentz, Poincaré e deram
a física clássica uma nova abordagem, a abordagem relativística,
que deu formas diferentes a nossa visão dos campos. A essa nova
visão sobre os campos nós chamamos hoje de Teoria Clássica de
Campos. Com a inserção da mecânica quântica nesse contexto, ou
seja, com a quantização desses campos, obtivemos uma teoria bem
abrangente e que mete o bedelho desde a cosmologia até a física da
matéria condensada, que é a Teoria Quântica de Campos.
Mas qual a graça da TQC?
Essa teoria foi
postulada pela primeira vez no final de 1920 e desenvolvida ao longo
das décadas seguintes. E uma das principais coisas que a TQC fez,
foi mudar nossa visão de mundo. Pois essa teoria nos fez ver um
universo todo permeado por campos, que dão origem as partículas que
formam nosso universo, colocando os campos em uma posição
fundamental para compreendermos a natureza. Mas para ficar mais fácil
nossa compreensão, para começar, vamos pensar apenas em elétrons.
Em todo o universo, há
um campo chamado de “campo de elétrons”, que é um campo
fermiônico que citamos no texto sobre Matéria e Energia. Um elétron
propriamente dito não é um campo, mas sim uma vibração localizada
em um campo. Na verdade, cada elétron no universo é uma vibração
localizada em um único campo.
Os elétrons não são
as únicas partículas que consistem em vibrações localizadas de um
campo, na verdade todas as partículas são. Por exemplo, há um
campo de fótons, um campo de quark up, um campo de glúons, um campo
de múon, ou seja, há um campo para cada partícula conhecida. E,
para todos eles, uma partícula é apenas uma vibração localizada
do campo.
Esse é o caso também
do bóson de Higgs. O campo de Higgs interage com as partículas
fornecendo a sua massa, mas é difícil observar este campo
diretamente. Por esse motivo temos que fornecer energia para esse
campo, através de colisões de partículas, para lhe causar
vibrações que são detectadas como partículas, no caso, o bóson
de Higgs. Então, observar uma partícula em acelerador, por exemplo,
é nada mais do criar e observar vibrações em determinados campos.
Essa idéia dá uma
visão completamente diferente de como o mundo subatômico funciona.
Pois existe uma grande variedade de diferentes campos permeando todos
os lugares e o que nós pensamos que é uma partícula, na realidade
é simplesmente uma vibração do campo ao qual ela é associada.
Isto tem consequências
importantes sobre a forma como pensamos sobre como as partículas
interagem. Por exemplo, considere um processo simples, onde dois
elétrons são disparados um contra o outro e são espalhados. Na
visão semi-clássica de dispersão, um elétron emite um fóton e
depois recua. O fóton viaja para o outro elétron, que o “recebe”
e também recua. Isto é como ter duas pessoas em cima de dois skates
e um deles joga uma bola para o outro: o skate da pessoa que
arremessa a bola se move para trás em resposta à massa da bola,
assim como o skate da pessoa que apanha a bola.
Na TQC,
uma vibração no campo do elétron provoca uma vibração no campo
dos fótons. A vibração no campo do fóton transporta energia e
momento para outra vibração no campo do elétron e é absorvida.
No famoso processo em
que um fóton se converte em um elétron e um anti-elétron, as
vibrações do campo dos fótons são transferidas para o campo do
elétron e dois conjuntos de vibrações são configurados – um dos
quais está de acordo com a vibração do elétron e o outro de
acordo com a vibração do anti-elétron³.
Essa abordagem de campos e
vibrações explica como o universo funciona em um nível profundo e
fundamental. Estes campos abrangem todo o espaço. Alguns campos
podem interagir com outros campos, enquanto que outros podem parecer
inertes. O campo fóton pode interagir com os campos de partículas
carregadas, mas não pode interagir com os campos dos glúons ou dos
neutrinos. Por outro lado, um fóton pode interagir indiretamente com
o campo do glúon, em primeiro lugar, fazendo vibrações nos quarks
que, em seguida, fazem os glúons vibrar.
Campos quânticos são
realmente uma forma bem diferente de ver o universo. Tudo, e eu quero
dizer TUDO mesmo, é apenas uma consequência da vibração de muitos
campos infinitamente grandes. O universo inteiro é feito por esses
campos e essa coisa dá um grande nó na nossa cabeça.
No próximo texto, nós
vamos tratar de como essas partículas “aparecem” na quebra
espontânea de simetria nesse campos. Iremos falar um pouco sobre o
mecanismo de Goldstone, em que partículas perdem sua massa e o
mecanismo de Higgs, no qual partículas ganham massa. Caso você
queira acompanhar bem o próximo texto aconselho que você dê uma
estudada em “energia potencial” pode ser por material de ensino
médio, ou por esse texto.
1 - Em The London, Edinburgh and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science, Series 6, volume 2, page 1 (1901) "Nineteenth-Century Clouds over the Dynamical Theory of Heat and Light."
2 - Note que o ponto problemático da junção entre Mecânica Quântica e Relatividade se dá no campo gravitacional, quando tentamos quantizar esse campos surgem infinitos na nossa teoria que estragam a nossa brincadeira.
Veja mais:
- Lectures on Physics - Feynman (o física em 12 lições também serve)
- Introduction to Quantum Field Theory. John Cardy
quarta-feira, 14 de agosto de 2013
Posted by
Thiago V. M. Guimarães
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Matéria e Energia - Partículas e Campos (Pt 2)
Aqui está nosso segundo texto da série Matéria e Energia. Como eu sou péssimo com planejamentos, esse texto será sobre campos e partículas que corresponde aos tópicos 3 e 6 do combinado e no próximo abordarei os tópicos 4 e 5.
Como
vimos anteriormente, não é uma tarefa fácil definir em palavras o
que é energia, já a definição de matéria se mostra ainda mais
difícil. E nessa nossa tentativa de definir coisas bem difíceis
daremos mais um passo.
Nossa
concepção atual do mundo físico é formada por uma grande
variedade de experimentos e descobertas que ocorreram entre os anos
1900 e 1970. Esse conhecimento não é nada de sobrenatural,
mas leva um certo tempo para as pessoas que cresceram com uma visão
arcaica virem a realidade por um novo ponto de vista, e alguns de fato nunca
irão ver. Também leva um tempo para uma versão mais recente de uma
visão de mundo a entrar em foco nítido para a própria ciência.
Hoje,
se alguém quiser falar sobre o mundo no contexto do nosso ponto de
vista moderno, pode-se falar em primeiro lugar dos "campos e as
suas partículas”. Os campos são os ingredientes básicos do
universo¹, hoje em dia esse é o nosso paradigma dominante. Vemos os
campos como mais fundamental do que as partículas, porque você não
pode ter uma partícula elementar sem um campo, mas você pode ter um
campo sem quaisquer partículas. No entanto, acontece que todos os
campos conhecidos têm uma partícula conhecida², por exemplo, o campo
eletromagnético tem o fóton, o campo de Higgs tem o bóson de
Higgs. De forma geral, cada campo fermiônico tem seu férmion
relacionado assim como cada campo bosônico tem seu bóson.
O que
"campos e partículas" têm a ver com a "matéria e
energia"?
Campos
não são matéria propriamente dita e partículas, como definimos
antes, podem ser ou não matéria, vai depender se elas são
partículas de matéria ou de força. Para te lembrar, definimos
partículas de matéria, os elétrons, neutrinos,
quarks,etc e partículas de força, os fótons, bósons W's, bósons Z's, etc.
Então
as primeiras conexões que temos são:
Campos → Não são matéria propriamente dita.
Partículas → Podem ser ou não matéria, vai depender de suas características.
Agora
vamos para a relação entre campos e partículas com a energia.
Mesmo
que você saiba pouco sobre a área de partículas e campos, é um
tanto intuitivo pensar que todos os campos e partículas podem ter energia. Mas
eles são energia?
A
resposta é não! Como definimos anteriormente a partícula pode ter
energia, mas ela não é energia, da mesma forma que minha casa é da
cor branca, mas ela não é a cor branca. O mesmo vale para o campo,
ele pode possuir energia, mas ele não é energia, a energia é uma propriedade sua. Posso, quem sabe em um texto mais técnico no
Relative Thinking, mostrar como descobrimos a energia de um campo,
mas isso é assunto para outra hora.
É bem
complicado falar sobre campos e sua relação com partículas, quebra
de simetria, etc. Então peço que no momento se contentem com o esse link aqui, mas em um futuro próximo prometo fazer um
texto sobre o assunto (me cobrem se eu esquecer).
Resumindo
essa relação entre campos e partículas com energia:
Campos e Partículas → Não são energia, energia é uma propriedade deles.
Dessa
forma vemos que os ingredientes mais básicos do no universo, os
campos, não são energia e não são necessariamente matéria. Sim, é
algo bem abstrato.
Para encerrar a segunda parte quero tentar desfazer um problema que pode ter ocorrido durante esse texto. Que é a relação “Partícula de Matéria” e “Partícula de Força”.
Dividir partículas nas duas classes “Partícula de Matéria” e “Partícula de Força” é um pouco arbitrária. Para nosso texto ela funciona bem, pois falamos que as partículas de força e suas antipartículas estão associadas com as quatro forças da natureza que conhecemos, enquanto as partículas de matéria e suas antipartículas são todas as outras partículas. E há muitas situações em que essa divisão é conveniente. Mas nós poderemos facilmente descobrir partículas que não se enquadram nesta classificação, um exemplo é o bóson de Higgs, pois ele não está relacionado a uma força, mas também não está na categoria de “matéria”.
No
decorrer do texto, eu fui tentando utilizar uma divisão alternativa
(mas muito diferente) e que faz mais sentido: ora eu chamava de
partículas de matéria outra eu chamava de férmions, e ora eu
chamava de “partícula mediadora de força” outra de bósons.
Essa definição é mais abrangente e mais correta, pois abarca mais
partículas, inclusive o Higgs que não faz mediação de força, mas
sim de massa³.
Assim
é mais conveniente dividir em:
Bósons:
São partículas que não podem ser consideradas matéria
propriamente dita, e existe também uma lista delas aqui (sem o Higgs).
Essas partículas e as interações que ela mediam são organizadas e estudadas em uma teoria que chamamos de modelo padrão.
Apesar
da nossa definição arbitrária do primeiro texto, o que de fato
temos é que todas as partículas da natureza são simplesmente
partículas, algumas das quais são antipartículas de outras, e não
há apenas uma única maneira de dividi-las em classes. A razão pela
qual eu usei "matéria" e "força" é que isto é
um pouco menos abstrato do que "férmions" e "bósons".
A
diferença real entre bóson e férmions é um tanto complexa de se
explicar do ponto de vista da física, pois utilizamos conceitos um
tanto complexos, mas como disse, eu tentarei (assim que surgir tempo)
escrever um texto abordando o assunto.
Por hoje é só pessoal. Lembrando que esses textos são nada mais que um incentivo à vocês a buscarem mais informações e também para abrir margem para novos textos dessa área.
1 - Para alguns físicos, o mais fundamental do universo são os espinores, mas isso não desvalida em ponto algum o que falamos acima, além de ser um assunto que não cabe aqui.
2 - O campo gravitacional teria como partícula o Gráviton, porém ele é uma partícula problemática que está um pouco longe de uma confirmação experimental.
3 - Caso queira entender melhor sobre isso, leia esse texto (mas leia logo que esse blog será apagado!): E o bóson de Higgs, a quantas anda?
segunda-feira, 29 de julho de 2013
Posted by
Thiago V. M. Guimarães
Matéria e Energia - Diferenças que você precisa saber!
Você leigo,
que adora ler texto sobre física na internet, sempre se depara com a relação entre
matéria e energia, e recebe definições diferentes sobre como elas se
relacionam. Por esse motivo resolvi escrever esse texto, que será enorme e por
isso vou dividir em 3 posts abordando 2 tópicos em cada texto. A idéia é tentar
dar uma definição mais precisa sobre a relação entre matéria e energia para que
você pare de receber conceitos errados e possa ter um conceito mais formal para
carregá-lo para a vida.
Os tópicos
que irei abordar são:
1 – Matéria e Energia realmente são a mesma coisa?
2 –
Aniquilação de partículas não é matéria se transformando em energia.
Mãos a obra:
1 – Matéria e Energia realmente são a
mesma coisa?
Uma causa dos
grandes problemas com a definição da relação entre matéria e energia é que com o
tempo de estudo na física você vai aprendendo a separá-las em sua cabeça e elas
se tornam (e são) coisas realmente diferentes, tanto experimentalmente quanto
matematicamente. Por esse motivo não perdemos muito nosso tempo tentando
explicar as diferenças e similaridades em livros e textos, aí causamos isso, um
monte de gente que não sabe distinguir as duas coisas, já que os textos de
divulgação fazem questão de usar definições ambíguas e que mudam de texto para
texto.
O mais comum
de se ler por aí é que matéria e energia são a mesma coisa e isso não é verdade
– É José, o documentário mentiu pra você. Matéria e energia nem sequer estão na
mesma categoria, mas vamos
definir as coisas com mais calma.
Primeiramente
definiremos o que é matéria e fazer isso é bem complicado. Vamos começar com
uma definição simples que você não terá problemas em compreender:
- A forma
mais automática de se pensar em matéria é ela como sendo as coisas a nossa
volta, como cadeiras, mesas, a água, o ar, a terra. Podemos estender essa
definição para os átomos, e por sua vez estender ainda mais para partículas
ainda menores como elétrons, múons, taus, três tipos de neutrinos, seis tipos
de quarks, ou seja, todos os tipos de partículas que não são bósons – que não
são mediadoras de força.
Mas quero deixar bem claro que até mesmo essa definição acima é um tanto contraditória quando consideramos a matéria escura, por exemplo, mas isso é assunto para um tópico mais adiante.
Embora a
energia seja algo bem definido fisicamente e matematicamente, no dicionário ela
possui mais significados que a palavra “matéria”, ou seja, temos um problema lingüístico
para distinguir precisamente o que é a energia, mas vamos tentar.
- O físico R.P. Feynman possuía uma forma interessante de se definir energia, mais ainda sem ser menos abstrata. Ele dizia que energia é uma quantidade que sempre se conserva, não importa o que você faça com um corpo ou um sistema de corpos, sempre conservará essa quantidade. Mesmo em sistemas com dissipação de energia podemos encontrar a quantidade perdida pelo corpo em forma de calor, som, vibração, etc.
- A energia pode ser “confinada” na massa de um objeto, que é o famoso E = mc², e também chamado de "energia de repouso", uma vez que é a energia que um objeto tem quando está parado.
- A energia está associada com o movimento de um objeto, cujo nome técnico é "energia cinética". Este tipo de energia é bastante intuitiva e nos leva a notar que os objetos mais rápidos têm mais energia do que os mais lentos e juntando com a primeira definição, um objeto de maior massa tem mais energia cinética do que um mais leve, se os dois estiverem viajando na mesma velocidade.
- A energia pode ser armazenada nas relações entre os objetos (energia potencial). Ele pode ser armazenado em uma mola esticada, ou na água atrás de uma represa, ou na interação gravitacional da Terra com o Sol, ou na relação entre átomos numa molécula, ou quando simplesmente levantamos uma pedra com nossas mãos. É aquele conceito simples de energia potencial que aprendemos no ensino médio.
As quatro
definições acima estão longe de serem simples de se entender assim de primeira,
então vá discutir com seus amigos e ler mais textos.
Mas vamos
resumir tudo isso de forma BEM simplória dizendo que energia não é por si só
um objeto. Por exemplo, Um átomo contém energia, mas ele não é energia
propriamente. E você precisa saber que partículas se movendo por conta própria
através do espaço podem ter dois tipos de energia: energia relacionada à massa
e energia relacionada ao movimento.
2 –
Aniquilação de partículas não é matéria se transformando em energia.
(Não é a
minha intenção explicar aqui o processo de aniquilação entre partículas e suas
antipartículas, mas sim analisar seus produtos. Talvez no futuro eu possa
escrever ou traduzir algo sobre isso)
Talvez
aqueles que estejam a pouco tempo pesquisando e lendo materiais de divulgação
sobre física não tenham tido contato com o assunto. Então vou explicar com mais
calma.
Quando uma
partícula e sua antipartícula se encontram elas se aniquilam e, segundo muitos
textos e alguns documentários por aí, o resultado dessa colisão é nada mais que
simples e “pura” energia. Mas infelizmente, a afirmação não é verdadeira.
Na maior parte dos textos que falam sobre isso, a “energia pura” é referida aos
fótons provindos da aniquilação entre elétrons e pósitrons. Mas o fóton também
não é energia, ele contém energia! Por exemplo, minha casa possui a cor branca,
mas ela não é a cor branca, ou seja, a cor branca é apenas uma propriedade da
minha casa.
Mas podemos
considerar o aniquilamento entre outras partículas, por exemplo. Quando um múon
se aniquila com o antimúon, existe a mesma probabilidade de resultar em um par
de fótons ou em um par elétron-pósitron. Ou seja, temos matéria se aniquilando
em matéria e não em energia pura. O aniquilamento do par múon/antimuon em dois
fótons ou no par elétron/pósitron representa exatamente o mesmo processo, então
não precisamos fazer distinções que não existem!
Com isso acredito que tenha ficado claro que não
é verdade que matéria e a antimatéria se aniquilam formando energia
propriamente dita, elas se aniquilam formando outras partículas que contém
energia. Ok?!
Espero que
tenham gostado da nossa primeira parte. À medida que eu for encontrando tempo
vou escrevendo mais. Lembrando que estou me baseando nos textos do professor
Matt Stressler, então dê uma checada no blog dele que vocês irão achar bastante
coisa legal.
2- Acho importante fazer aqui um adendo. Note que falamos que fótons são partículas assim como elétrons, mas no início definimos que elétron é matéria propriamente dita e fótons (que é um bóson) não. O que acontece é que a definição de "partícula" é mais abrangente do que a definição de matéria. Em "partículas elementares" temos duas classes que são os Férmions e os Bóson, os férmions são matéria propriamente dita, da maneira que de definimos. Por sua vez, bóson são partículas mediadoras de força e estão fora da nossa definição de matéria.
*E uma dica
final dessa seção: É corriqueiro até mesmo professores passarem uma visão de
que a energia é quase um substância fluída que passa de um corpo para outro,
mas isso não é verdade, energia não é uma substância e nem é trocada de forma
continua entre dois corpos, mas deixemos isso para um próximo texto
quarta-feira, 24 de julho de 2013
Posted by
Thiago V. M. Guimarães



















