(SuperBooks) #1

testada através de experiências. Contudo, podemos aumentar as nossas hipóteses de detectar um decaimento
observando uma grande porção de matéria que contenha um grande número de protões. (Se, por exemplo, se
observar um número de protões igual a 1 seguido de trinta e um zeros, durante o período de um ano, será de
esperar, segundo a mais simples GUT, poder observar-se mais do que o decaimento de um protão).


Várias experiências deste género têm sido feitas, mas nenhuma forneceu ainda provas convincentes do decaimento
de protões ou neutrões. Uma experiência com oito mil toneladas de água foi realizada na Mina de Sal Morton, no
Ohio (para evitar que acontecessem outros fenómenos causados por raios cósmicos, que podiam ser confundidos
com o decaimento dos protões). Uma vez que não foi observado qualquer decaimento espontâneo durante a
experiência, podemos calcular que a vida provável do protão deve ser maior que dez milhões de milhões de milhões
de milhões de milhões de anos (1 seguido de trinta e um zeros). Este número é superior ao tempo de vida previsto
pela teoria da grande unificação mais simples, mas existem teorias mais elaboradas, nas quais os tempos de vida
previstos são mais longos. Serão precisas experiências ainda :, mais sensíveis, com quantidades ainda maiores de
matéria para as testar.


Embora seja muito difícil observar o decaimento espontâneo do protão, pode ser que a nossa própria existência seja
uma consequência do processo contrário, a produção de protões, ou mais simplesmente de quarks a partir de uma
situação inicial em que não havia mais quarks do que antiquarks que é a maneira mais natural de imaginar o começo
do Universo. A matéria na Terra é constituída principalmente por protões e neutrões, que, por seu turno, são
constituídos por quarks. Não há antiprotões, nem antineutrões, constituídos a partir de antiquarks, excepto aqueles
que são produzidos pelos físicos em grandes aceleradores de partículas. Temos provas, a partir de raios cósmicos,
de que o mesmo se passa com a matéria da Galáxia: não estão presentes antiprotões ou antineutrões, para além de
um pequeno número de pares de partícula/antipartícula obtidos em colisões de alta energia. Se houvesse grandes
regiões de antimatéria na Galáxia, esperaríamos ver grandes quantidades de radiação provenientes do contacto
entre as regiões de matéria e antimatéria, onde muitas partículas estariam a colidir com as suas antipartículas,
aniquilando-se mutuamente e emitindo radiação de alta energia.


Não temos qualquer prova directa sobre se a matéria nas outras galáxias é constituída por protões e neutrões ou
antiprotões e antineutrões, mas tem de ser uma coisa ou outra: não pode haver uma mistura numa única galáxia
porque nesse caso observaríamos uma grande quantidade de radiação proveniente de aniquilações. Além disso,
cremos que todas as galáxias são compostas de quarks e não de antiquarks; não parece plausível que algumas
galáxias sejam de matéria e outras de antimatéria.


Por que haverá mais quarks que antiquarks? Por que não há um número igual de cada? É certamente uma sorte :,
para nós os números não serem iguais porque, se fossem, quase todos os quarks e antiquarks se teriam aniquilado
mutuamente no princípio do Universo, deixando-o cheio de radiação mas com muito pouca matéria. Não teria então
havido galáxias, estrelas ou planetas onde a vida humana se viesse a desenvolver. Felizmente, as teorias da grande
unificacão podem dar uma explicação do motivo pelo qual o Universo deve conter agora mais quarks do que
antiquarks, mesmo que tenha começado com um número igual de ambos. Como vimos, as GUTs admitem a
mudança de quarks em positrões a altas energias. E também admitem o processo contrário, antiquarks a
transformarem-se em electrões, e electrões e positrões a transformarem-se em antiquarks e quarks. Houve um
tempo, logo no princípio do Universo, em que havia tanto calor que as energias das partículas seriam
suficientemente elevadas para estas transformações ocorrerem. Mas por que havia isso de produzir mais quarks do
que antiquarks? A razão está em que as leis da física não são exactamente as mesmas para as partículas e para as
antipartículas.


Até 1956, acreditava-se que as leis da física obedeciam a três simetrias separadas, designadas C, P e T. A simetria
C significa que as leis são as mesmas para partículas e antipartículas. A simetria P significa que as leis são as
mesmas para qualquer situação e a sua imagem num espelho (a imagem num espelho de uma partícula rodando
sobre si mesma num sentido é a de uma partícula que gira no outro sentido). A simetria T significa que, se
invertermos o sentido do movimento de todas as partículas e antipartículas, o sistema deveria voltar a ser o que era
nos seus primórdios; por outras palavras, as leis são as mesmas para diante e para trás no tempo.


Em 1956, dois físicos americanos, Tsung-Dao Lee e Chen Ning Yang, sugeriram que a força fraca não obedece :, à
simetria P. Por outras palavras, a força fraca faria com que o universo se desenvolvesse de um modo diferente da
sua imagem no espelho. No mesmo ano, uma colega, Chien-Shiung Wu, provou que esta teoria estava correcta. Ela
conseguiu-o alinhando núcleos de átomos radioactivos num campo magnético de modo a ficarem todos a girar sobre
si mesmos no mesmo sentido, e mostrou que os electrões eram produzidos mais num sentido do que no outro. No
ano seguinte, Lee e Yang receberam o prémio Nobel. Descobriu-se também que a força fraca não obedecia à
simetria C. Ou seja, originaria um universo composto de antipartículas que se comportaria de maneira diferente da do
nosso Universo. Não obstante, parecia que a força fraca obedecia realmente à simetria composta CP. Ou seja, o
universo desenvolver-se-ia da mesma maneira que a sua imagem num espelho se, além disso, cada partícula fosse
trocada pela sua antipartícula! Contudo, em 1964, mais dois americanos, J. W. Cronin e Val Fitch, descobriram que
mesmo a simetria CP não se verificava no decaimento de certas partículas chamadas mesões K. Cronin e Fitch
acabaram por receber o prémio Nobel em 1980. (Muitos prémios têm sido concedidos por se mostrar que o Universo