O que Hawking realmente disse sobre o bóson de Higgs e o fim do Universo?

As palavras de Stephen Hawking foram tiradas de um livro de física sem que os termos fossem adequadamente traduzidos - o resultado foram manchetes excessivamente sensacionalistas.[Imagem: Maximilien Brice/Claudia Marcelloni/CERN]

Distorção

Se você é um entusiasta da ciência, provavelmente leu nos últimos dias manchetes alegando que o físico Stephen Hawking acredita que o bóson de Higgs causará o fim do Universo.

Esta é uma deturpação da ciência de cair o queixo. O Universo é seguro e será por um tempo muito longo - por trilhões de anos.

Para entender como as palavras de Hawking foram abominavelmente distorcidas, primeiro precisamos entender a sua declaração.

Parafraseando um pouco, Hawking disse que, em um mundo no qual o bóson de Higgs e uma outra partícula fundamental - o quark top - têm as massas atribuídas às duas pelas medições feitas até agora, este universo está em um estado metaestável.

O que é metaestável

Basicamente, metaestável é "mais ou menos estável". Então, o que isso significa?

Vamos considerar um exemplo. Pegue um taco de sinuca e coloque-o sobre a mesa de bilhar. O taco está estável, ele não vai a lugar nenhum. Pegue agora o mesmo taco e equilibre-o em seu dedo. Ele agora está instável - em quase todas as circunstâncias, o taco irá cair.

A analogia para um objeto metaestável é uma banqueta. Sob quase todas as circunstâncias, o banco vai ficar lá por toda a eternidade. Entretanto, se você empurrá-lo forte o suficiente, ele vai cair. Quando a banqueta cai, ela fica mais estável do que estava, assim como o taco de sinuca em cima da mesa ou no chão.

Agora precisamos nos voltar para o Universo e as leis que o regem. Aqui há um importante princípio orientador: o Universo é um gigante preguiçoso, uma batata de sofá cósmica. Se for possível, o Universo vai descobrir uma maneira de mover-se para o estado mais baixo de energia que puder.

Uma analogia simples é uma bola colocada na encosta de uma montanha. Ela irá rolar pela encosta da montanha e ir descansar no fundo do vale, ficando então em uma configuração estável. O Universo funciona da mesma forma. Depois que o cosmos foi criado, os campos que compõem o Universo deveriam ter-se dispostos no menor estado de energia possível.

Mas há uma ressalva.

Estabilidades temporárias

Lembrando da analogia da montanha, é possível que possa haver pequenos "vales" na encosta de energia que o Universo desceu desde sua criação. Conforme o Universo esfriou, ele pode ter sido pego em um desses pequenos vales. Em termos ideais, o Universo gostaria de cair para um vale mais abaixo, mas pode estar preso.

Este é um exemplo de um estado metaestável. Enquanto o pequeno vale for profundo o suficiente, é difícil sair dele. De fato, usando a física clássica, é impossível sair dele.

Entretanto, não vivemos em um mundo clássico. Em nosso Universo, devemos levar em consideração a natureza da mecânica quântica. Há muitas maneiras de descrever o mundo quântico, mas uma das propriedades mais relevantes aqui é que "raramente as coisas acontecem." Em essência, se o Universo estiver preso em um pequeno vale de metaestabilidade, ele poderia eventualmente tunelar do vale e cair para o vale mais abaixo (Compare isto com você tunelar pela parede - só que estamos falando do Universo inteiro).

Então, quais seriam as consequências de o Universo deslizar de um vale para outro?

Fim instantâneo

Bem, as regras do Universo são regidas pelo vale no qual ele se encontra. No vale metaestável que define nosso Universo familiar, temos as regras da física e da química que permitem que a matéria se estruture em átomos e, eventualmente, em nós.

Se o Universo deslizar para um vale diferente, as regras que regem a matéria e a energia seriam diferentes. Isto significa, entre outras coisas, que partículas como quarks e léptons poderiam ser impossíveis. As forças conhecidas que regem a interação entre essas partículas poderiam não se aplicar. Em suma, não há nenhuma razão para pensar que sequer existiríamos.

Será que haveria algum aviso se esta transição ocorresse?

Na verdade, não teríamos nenhum aviso. Se, em algum lugar no cosmos, o Universo fizesse uma transição de um vale metaestável para um vale mais profundo, as leis da física mudariam na velocidade da luz. À medida que a onda de choque passasse pelo Sistema Solar, nós simplesmente desapareceríamos conforme as leis que regem a matéria que nos forma deixassem de existir. Em um segundo estaríamos aqui, e no próximo não estaríamos mais.

O que o bóson de Higgs tem a ver com isso?

Voltando à pergunta inicial, o que o bóson de Higgs nos diz sobre isso? Acontece que podemos usar o Modelo Padrão da física para nos dizer se estamos em um Universo estável, instável ou metaestável.

Sabemos que não vivemos em um universo instável porque estamos aqui, mas as outras duas opções estão abertas. Então, qual é a resposta? Ela depende de dois parâmetros: a massa do quark top e a massa do bóson de Higgs.

Se seguirmos a nossa compreensão do Modelo Padrão, combinada com as nossas melhores medições, parece que vivemos em um Universo metaestável que pode um dia desaparecer sem aviso.

Calma

Contudo, antes de sair fazendo alarde, preste atenção a algumas palavras de advertência. Usando o mesmo Modelo Padrão que usamos para descobrir se o cosmos é metaestável, podemos prever quanto tempo provavelmente levará para que a mecânica quântica deixe o Universo deslizar do vale metaestável para um vale estável: Vai levar trilhões de anos.

A humanidade tem existido apenas por cerca de 100.000 anos, e o Sol vai crescer em uma gigante vermelha e incinerar a Terra em cerca de 5 bilhões de anos. Já que estamos falando sobre o Universo existindo como um estado metaestável por trilhões de anos, talvez sair esta noite para se esbaldar e aproveitar o final de vida que lhe resta seja uma má ideia.

É importante notar que a descoberta do bóson de Higgs não teve nenhum efeito sobre se o Universo está em um estado metaestável ou não. Se vivemos em um mundo metaestável, isso sido assim desde que o Universo foi criado, independentemente do que saibamos dele ou não.

Voltando às versões da mídia, excessivamente sensacionalistas, você pode ver que havia um fundo de verdade e um barril cheio de histeria. Não há perigo, e está tudo bem se você quiser continuar observando com grande interesse as notícias sobre a medição cuidadosa do bóson de Higgs.

E, sim, você terá que ir trabalhar na segunda-feira.

Por Don Lincoln - Fermi National Accelerator Laboratory - 26/09/2014

Texto colhido na íntegra em Inovação Tecnológica