Physics News Update nº 871

POR DENTRO DA PESQUISA CIENTÍFICA ― ATUALIZAÇÃO DAS NOTÍCIAS DE FÍSICA

PHYSICS NEWS UPDATE

O Boletim de Notícias de Pesquisas do Instituto Americano de Física, n° 871 de 3 de setembro de 2008, por Philip F. Schewe, James Dawson e Jason S. Bardi

MINI BURACOS NEGROS NÃO SÃO PERIGOSOS.
O Grande Colisor de Hádrons (mais conhecido pelo seu nome em inglês,  Large Hadron Collider, ou pela sigla LHC) o maior e mais caro intrumento científico já construído em tempos de paz, começa a funcionar em 10 de Setembro, quando um feixe de prótons em alta velocidade começar a voar em torno do túnel circular (com 27 km) embaixo de Genebra, Suíça. Quando os prótons colidirem com os outros dentro da máquina, uma das coisas que os cientistas estão certos de que não vai acontecer, é a produção de buracos negros em miniatura que iriam engolir a matéria adjacente.
Um novo estudo mostra que a existência continuada de velhas estrelas no céu é um indício de que um mini buraco negro não pode engolir a Terra. Isto não é o mesmo que dizer que o novo colisor não possa, realmente, criar mini buracos negros, já que ninguém sabe ao certo o que vai emergir dos escombros das colisões no LHC. Considera-se que um buraco negro é o último estágio de compressão possível para a matéria, o que cria um efeito gravitacional tão poderoso que nenhum pedacinho de matéria, nem mesmo a luz, escaparia de ser sugado inexoravelmente para dentro, se chegar muito perto da fronteira do buraco negro.
Isso é o que se pensava acerca de buracos negros, antes que Stephen Hawking, o cientista da Universidade de Cambridge, aparecesse com a idéia de que até os buracos negros podem perder energia. A densidade da energia dentro de um buraco negro é tão enorme que parte dela pode ser convertida para a criação de novas partículas, ele disse. Se essa conversão acontecer bem na borda do buraco negro, argumentou Hawking, algumas das novas partículas podem escapar, levando consigo a energia. Dessa forma, os buracos negros podem perder energia. Eles podem “evaporar“.
Existe uma regra na física que diz que, quanto menor for o buraco negro, mais rápida será a evaporação. Para um buraco negro, “estilo LHC”, que teria um diâmetro estimado de um bilionésimo de um bilionésimo de metro (um attômetro = 10-18m) o buraco negro existiria por um pouco mais do que poucos bilionésimos de bilionésimos de bilionésimo de segundo. Não duraria o suficiente para engolir qualquer matéria próxima e não ofereceria qualquer perigo para a matéria comum.
Mas se Hawking estiver errado? O que aconteceria se alguns buracos negros não evaporassem, porém continuassem a devorar matéria? O que aconteceria se os cientistas criassem alguns pequenos e duradouros buracos negros em Genebra e eles se pusessem à solta? Essa possibilidade é abordada em um novo relatório na publicação Physical Review D.
Em seu estudo sobre a matéria, Steve Giddings da Universidade da Califórnia em Santa Barbara e Michelangelo Mangano do CERN (o laboratório a quem pertence o LHC) estudam o que poderia acontecer se existisse um tipo de buraco negro, um desses preocupantes, que pudesse não só sobreviver, como continuar a crescer até um tamanho macroscópico (digamos: do tamanho de uma bola de golfe) em um período mais curto do que um bilhão de anos. Se tal tipo de buraco negro existisse, ele cresceria até mais rápido dentro de estrelas super-comprimidas, tais como anãs brancas e estrelas de nêutrons, onde a densidade da matéria é bilhões de trilhões maior do que a densidade das rochas na Terra.
Esses objetos celestiais são criados quando uma estrela comum fica sem combustível e começa a se contrair. Não existe um LHC nessas estrelas, mas um buraco negro poderia ser criado por acaso, quando um ocasional raio cósmico, desses que vagueiam pelo universo, atingisse e se enterrasse dentro da estrela de nêutrons. Uma vez que os astrônomos observam e estudam um monte de estrelas de nêutrons muito velhas e perfeitamente saudáveis, dos tipos corretos, Giddings conclui que buracos negros de rápido crescimento, do tipo cuja voracidade engoliria tudo em seu redor, não podem existir. Um buraco negro tão perigoso não poderia existir dentro de estrelas densas e muito menos na Terra.
Michael Peskin, um físico da Universidade de Stanford que não tomou parte nesse estudo, diz que a existência continuada de estrelas superdensas age como os canários que os mineiros de carvão costumavam levar para dentro das galerias das minas: a presença de gás tóxico nocautearia o canário bem antes, o que dava aos mineiros tempo para fugir. Enquanto essas estrelas continuarem mandando sua luz, diz Peskin, a Terra não tem o que temer de buracos negros.  (Link para os comentários de Peskin, no novo website “Physics”, da APS: http://physics.aps.org/articles/v1/14 )
Se os cientistas não sabem ao certo que partículas o LHC vai produzir, por que construir uma enorme e caríssima máquina para esmagar partículas, umas contra as outras, em primeiro lugar? O esmagamento é necessário para explorar o interior dos átomos e porque a potência das colisões das partículas é diretamente relacionada com quão fundo dentro do átomo os pesquisadores podem observar. Aumentar a potência dos feixes de prótons usados nas colisões necessita do aumento do tamanho do colisor.
Por que os feixes têm que ser tão potentes? A resposta é relacionada com a idéia de que energia pode ser convertida de uma forma para outra. Os prótons no LHC zunem ao longo de suas trajetórias a uma velocidade de 99,999999 % da velocidade da luz. Na verdade, dois feixes circulam pelo mesmo túnel subterrâneo em direções opostas e, quando dois prótons baterem de frente, uma grande parte de sua energia de movimento pode, no momento da colisão, ser transformada em novas partículas que não existiam um instante antes.
Quando dois automóveis batem de frente, os resultados são sempre ruins. Mas, no mundo da física de altas energias, instigar uma violenta colisão, com um monte de escombros se espalhando em volta, é exatamente o que os pesquisadores querem. Entre esses escombros podem estar partículas que podem ter existido há bilhões de anos, mas que, por causa de sua própria instabilidade, há muito tempo decaíram e desapareceram.  Criar essas partículas raras de novo em uma moderna experiência é precisamente o plano no LHC. A idéia é que essas espécies de matéria, ora extintas, possam nos contar coisas sobre as forças da natureza.
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PHYSICS NEWS UPDATE é um resumo de notícias sobre física que aparecem em convenções de física, publicações de física e outras fontes de notícias. É fornecida de graça, como um meio de disseminar informações acerca da física e dos físicos. Por isso, sinta-se à vontade para publicá-la, se quiser, onde outros possam ler, desde que conceda o crédito ao AIP (American Institute of Physics = Instituto Americano de Física). O boletim Physics News Update é publicado, mais ou menos, uma vez por semana.

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Como divulgado no numero anterior, este boletim é traduzido por um curioso, com um domínio apenas razoável de inglês e menos ainda de física. Correções são bem-vindas.

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