Em 1900, continua a história, o importante físico Lord Kelvin dirigiu-se à Associação Britânica para o Avanço da Ciência com estas palavras: “Não há nada novo a ser descoberto na física agora”.
Quão errado ele estava. O século seguinte virou completamente a física de cabeça para baixo. Um grande número de descobertas teóricas e experimentais transformou nossa compreensão do universo e nosso lugar dentro dele.
Não espere que o próximo século seja diferente. O universo tem muitos mistérios que ainda precisam ser descobertos – e as novas tecnologias nos ajudarão a resolvê-los nos próximos 50 anos.
O primeiro diz respeito aos fundamentos da nossa existência. A física prevê que o Big Bang produziu quantidades iguais da matéria de que você é feito e algo chamado antimatéria. A maioria das partículas de matéria tem um gêmeo antimatéria, idêntico, mas com a carga elétrica oposta. Quando os dois se encontram, eles se aniquilam, com toda sua energia convertida em luz.
Mas o universo hoje é feito quase inteiramente de matéria. Então, para onde foi toda a antimatéria?
O Large Hadron Collider (LHC) ofereceu algumas dicas sobre esta questão. Ele colide prótons a velocidades inimagináveis, criando partículas pesadas de matéria e antimatéria que se decompõem em partículas mais leves, muitas das quais nunca antes vistas.
O LHC mostrou que a matéria e a antimatéria decaem em taxas ligeiramente diferentes. Isso faz parte – mas nem de longe de tudo – do caminho para explicar por que vemos uma assimetria na natureza.
O problema é que, comparado com os físicos de precisão, o LHC é como jogar tênis de mesa com uma raquete de tênis. Como os prótons são compostos de partículas menores, quando colidem, as entranhas são pulverizadas por todo o lugar, tornando muito mais difícil detectar novas partículas entre os detritos. Isso torna difícil medir com precisão suas propriedades para obter mais pistas sobre o motivo pelo qual tanta antimatéria desapareceu.
Três novos colecionadores mudarão o jogo nas próximas décadas. O principal deles é o Future Circular Collider (FCC) – um túnel de 100 km que circunda Genebra, que usará o LHC de 27 km como uma rampa de lançamento. Em vez de prótons, os coletores esmagarão elétrons e suas antipartículas, pósitrons, em velocidades muito mais altas do que o LHC poderia alcançar.
Ao contrário de prótons, elétrons e pósitrons são indivisíveis – portanto, saberemos exatamente o que estamos colidindo. Também poderemos variar a energia com a qual os dois colidem, produzir partículas específicas de antimatéria e medir suas propriedades – particularmente a maneira como se deterioram – com muito mais precisão.
Essas investigações podem revelar uma física totalmente nova. Uma possibilidade é que o desaparecimento da antimatéria possa estar relacionado à existência de matéria escura – as partículas até agora indetectáveis ??que constituem 85% da massa no universo. A ausência de antimatéria e a prevalência de matéria escura provavelmente se devem às condições presentes durante o Big Bang; portanto, esses experimentos investigam diretamente as origens de nossa existência.
É impossível prever como as descobertas ainda ocultas de experimentos com colisores mudarão nossas vidas. Mas a última vez que olhamos o mundo através de uma lupa mais poderosa, descobrimos partículas subatômicas e o mundo da mecânica quântica – que estamos aproveitando para revolucionar a computação, a medicina e a produção de energia.
Não mais sozinhos?
Ainda há muito a ser descoberto na escala cósmica – não menos importante, a antiga questão de saber se estamos sozinhos no universo. Apesar da recente descoberta de água líquida em Marte, ainda não há evidências de vida microbiana. Mesmo se encontrado, o ambiente hostil do planeta significa que seria incrivelmente primitivo.
A busca pela vida em planetas em outros sistemas estelares ainda não deu frutos. Mas o próximo Telescópio Espacial James Webb, lançado em 2021, revolucionará a maneira como detectamos exoplanetas habitáveis.
Ao contrário dos telescópios anteriores, que medem a queda na luz de uma estrela quando um planeta em órbita passa à sua frente, James Webb usará um instrumento chamado coronagraph para bloquear a luz de uma estrela que entra no telescópio. Isso funciona da mesma maneira que usar a mão para impedir que a luz do sol entre em seus olhos. A técnica permitirá que o telescópio observe diretamente pequenos planetas que normalmente seriam sobrecarregados pelo brilho intenso da estrela que orbitam.
Não apenas o telescópio James Webb será capaz de detectar novos planetas, mas também será capaz de determinar se eles são capazes de sustentar a vida. Quando a luz de uma estrela atinge a atmosfera de um planeta, certos comprimentos de onda são absorvidos, deixando lacunas no espectro refletido. Assim como um código de barras, essas lacunas fornecem uma assinatura para os átomos e moléculas das quais a atmosfera do planeta é feita.
O telescópio poderá ler esses “códigos de barras” para detectar se a atmosfera de um planeta tem as condições necessárias para a vida. Dentro de 50 anos, poderíamos ter alvos para futuras missões espaciais interestelares para determinar o que ou quem pode morar lá.
Mais perto de casa, a lua de Júpiter, Europa, foi identificada como algo em nosso próprio sistema solar que poderia abrigar vida. Apesar de sua temperatura fria (-220 ° C), as forças gravitacionais do planeta ultra-massivo que orbita podem espirrar a água abaixo da superfície ao redor o suficiente para impedir que ela congele, tornando-a um lar possível para a vida microbiana ou até aquática.
Uma nova missão chamada Europa Clipper, com lançamento previsto para 2025, confirmará a existência de um oceano sub-superficial e identificará um local de pouso adequado para uma missão subseqüente. Ele também observará jatos de água líquida disparados da superfície gelada do planeta para ver se existem moléculas orgânicas.
Sejam os menores blocos de construção de nossa existência ou a vastidão do espaço, o universo ainda guarda vários mistérios sobre seu funcionamento e nosso lugar dentro dele. Não abrirá mão de seus segredos facilmente – mas as chances são de que o universo pareça fundamentalmente diferente daqui a 50 anos.
Publicado em 01/12/2019
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