Sopa de quarks nos ajuda a entender o Universo

Quando ocorreu o Big Bang, há quase 14 bilhões de anos, a explosão gerou a mesma quantidade de partículas e antipartículas, matéria e antimatéria. Com cargas elétricas e outras qualidades opostas, quando elas se chocam, uma partícula e uma antipartícula se anulam e viram energia. Mas, se estamos aqui, é porque a matéria e suas partículas claramente pesaram mais na conta final, e o Universo hoje é dominado por elas. Por que isso aconteceu? "Essa é uma das grandes perguntas que ainda não sabemos responder", diz a física Patrícia Magalhães, professora e pesquisadora na Unicamp. Ela busca a resposta com ajuda dos grandes colisores de partículas. Um deles é o Large Hadron Collider (LHC), o maior e mais poderoso acelerador de partículas do mundo, que pode chegar a energias que remontam ao Big Bang. Localizado no Cern, na Suíça, é lá que fica o LHCb, experimento com o qual Magalhães colabora. O LHCb é capaz de produzir partículas e antipartículas na mesma quantidade. Seu objetivo é chocar prótons, partículas subatômicas de carga elétrica positiva, para ver quantas partículas e antipartículas saem dali —e tentar entender para onde elas vão. Essas colisões são mais complexas do que parecem. "Não é como bolas colidindo numa mesa de bilhar; está mais para duas sopas densas e bagunçadas, cheias de coisas dentro", explica Magalhães. Ao colidir as sopas a velocidades altíssimas, as partículas delas vão se combinar e produzir muitas outras partículas e antipartículas, que se desintegram em partículas e antipartículas menores. Nesse tipo de experimento, precisamos pensar no próton como o conjunto das partículas menores que o compõem: os quarks. "Os quarks não vivem sozinhos na natureza. Estão sempre juntos formando as partículas que observamos, como os prótons e nêutrons, que, em termos técnicos, chamamos de hádrons", diz Magalhães. É essa sopa de quarks que produz partículas e antipartículas. "O que fazemos é retroceder, em câmera lenta, para ver como esse processo se desenrola", afirma a cientista. Como uma antipartícula não pode simplesmente desaparecer durante o processo —"na natureza, nada se cria, nada se perde, tudo se transforma", lembra?—, os físicos tentam entender o que pode ter acontecido. "Alguns trabalham com a hipótese de que a física de hoje é incapaz de explicar esse processo. Eles acreditam em uma nova física e fazem modelos dessa teoria." Colunas Receba no seu email uma seleção de colunas da Folha Magalhães, no entanto, defende que conseguimos explicar o mistério com as teorias da física atual, e até temos várias respostas —já foram feitas observações em que as partículas interagem de forma diferente das antipartículas, por exemplo. "Mas ainda há muito a ser explicado", diz. Filha de pais professores universitários, Patrícia Magalhães conviveu com a ciência desde pequena. "Eu sempre quis entender o ‘manual da natureza’, as regras fundamentais que explicam fenômenos cotidianos à nossa volta", diz. Para quem se perguntava por que a água ferve a 100°C e por que o céu é azul, a escolha pela física foi natural. "Ter tido ótimos professores na escola, que focavam os conceitos e a intuição por trás das leis da natureza, também ajudou", ela conta. Menos óbvia foi a opção pela física de partículas, sua paixão de longa data. O que move sua curiosidade é uma pergunta "simples": como é possível que o Universo e tudo o que há nele possa existir? O Ciência Fundamental é editado pelo Serrapilheira, um instituto privado, sem fins lucrativos, de apoio à ciência no Brasil. Inscreva-se na newsletter do Serrapilheira para acompanhar as novidades do instituto e da coluna. LINK PRESENTE: Gostou deste texto? Assinante pode liberar sete acessos gratuitos de qualquer link por dia. Basta clicar no F azul abaixo.