(SuperBooks) #1

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
não é tão simples como poderia pensar-se! )


Há um teorema matemático que afirma que qualquer teoria que obedeça à mecânica quântica e à relatividade tem
sempre de obedecer à simetria composta CPT. Por outras palavras, o universo teria de comportar-se da mesma
maneira, se substituíssemos as partículas por antipartículas, tomássemos a sua imagem no espelho e ainda se
invertêssemos o sentido do tempo. Mas Cronin e Fitch demonstraram que, se substituíssemos partículas por
antipartículas e se considerássemos a imagem no espelho, mas não invertêssemos o sentido do tempo, o universo
não se comportaria da mesma maneira. As leis da física, portanto, devem :, alterar-se quando se inverte o sentido
do tempo -- não obedecem à simetria T.


Certamente que o Universo primitivo não obedece à simetria T: à medida que o tempo passa, o Universo expande-
se; se andasse para trás, o Universo ter-se-ia contraído. E, como existem forças que não obedecem à simetria T,
segue-se que, enquanto o Universo se expande, essas forças podem provocar que mais positrões se transformem
em quarks do que electrões em antiquarks. Como o Universo se expandiu e arrefeceu, os antiquarks e os quarks
aniquilaram-se e como havia mais quarks do que antiquarks, restou um pequeno excesso de quarks. São eles que
constituem a matéria que hoje vemos e da qual nós próprios somos feitos. Assim, a nossa existência real podia ser
considerada como confirmação das teorias da grande unificação embora apenas de uma forma qualitativa; as
incertezas são tais que é impossível predizer o número de quarks que sobreviveriam à aniquilação ou até se o que
restaria seriam quarks ou antiquarks. (Se, no entanto, o excesso fosse de antiquarks, teríamos muito simplesmente
chamado quarks aos antiquarks e vice-versa).


As teorias da grande unificação não incluem a força da gravidade. Isto não tem muita importância, porque a
gravidade é uma força tão fraca que os seus efeitos podem geralmente ser desprezados quando lidamos com
partículas elementares ou átomos. Contudo, o facto de ser de longo alcance e sempre atractiva significa que todos
os seus efeitos se juntam. Portanto, pata um número suficientemente grande de partículas de matéria, as forças
gravitacionais podem dominar todas as outras forças. É por isso que a gravidade determina a evolução do Universo.
Mesmo para objectos do tamanho de estrelas, a força atractiva da gravidade pode vencer todas as outras forças e
fazer com que a estrela sofra um colapso. O meu trabalho nos anos 70 incidiu nos buracos negros que podem
resultar desses :, colapsos estelares e dos campos gravitacionais que os rodeiam. Foi isso que levou aos primeiros
indícios de como as teorias da mecânica quântica e da relatividade geral podiam influenciar-se uma à outra um
vislumbre de uma teoria quântica da gravidade ainda por encontrar.


VI. Buracos Negros