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17/09/2001
-
08h09
Para ver buracos negros, os redemoinhos gravitacionais que sugam a matéria e até a luz, é preciso não apenas um telescópio poderoso, mas também imaginação. Não se pode observar os próprios buracos, mas apenas os efeitos negativos que eles exercem sobre as áreas vizinhas: espirros de matéria estelar espalhando radiação enquanto são arrastados na direção daquilo que parece ser um abismo onívoro e sem fundo.
É reconfortante saber que algo tão voraz está bem longe. Mas às vezes os físicos gostariam de poder examiná-lo mais de perto. E algumas das idéias mais recentes na física de alta energia sugerem que isso logo poderá ser possível.
A próxima geração de aceleradores de partículas, como o Grande Colisor de Hádrons, que está em construção no Cern, o centro europeu de física perto de Genebra, na Suíça, pode ser capaz de produzir buracos negros em miniatura. Alguns estudiosos da física de partículas dizem estar em melhor posição do que os cosmólogos para estabelecer, de uma vez por todas, que os buracos negros existem para valer.
"Os futuros colisores podem se tornar fábricas de buracos negros", diz Steven B. Giddings, físico da Universidade da Califórnia. Se algumas teorias recentes se mostrarem corretas, o efeito pode ser nem um pouco sutil, com um pequenino buraco negro aparecendo a cada segundo e desaparecendo logo depois, sem causar dano, com uma inconfundível liberação de energia.
"A liberação de energia de um buraco negro acenderia os detectores como árvores de Natal", afirma Giddings.
Corrida científica
Greg Landsberg, físico da Universidade Brown que também trabalha no Laboratório Nacional de Aceleradores Fermi em Batavia, nos EUA, diz que haverá uma competição para ver quem achará um buraco negro primeiro. "Ao contrário do que os cosmólogos gostam de dizer ao público em geral, não há evidência decisiva alguma de que eles tenham visto um buraco negro."
Os cosmólogos consideram que a existência de buracos negros está se tornando cada vez mais palpável. Na semana passada, eles anunciaram novas e fortes evidências de que um desses objetos jaz no coração da Via Láctea. Mas a capacidade de criar e manipular buracos negros com um acelerador de partículas faria com que eles se tornassem ainda mais tangíveis e abriria até um novo e promissor campo teórico.
Unindo duas pontas
Buracos negros em miniatura marcam um ponto no qual a teoria da gravidade, chamada de relatividade geral, se junta à teoria quântica, que explica as outras forças da natureza. Buracos negros artificiais poderiam ser usados para testar as idéias a respeito de unir as duas disciplinas na tão procurada "teoria de tudo".
"Se realmente conseguíssemos fazer buracos negros com um acelerador e ver o que eles fazem, seria simplesmente fantástico. Isso poderia nos ajudar a entender um mistério fundamental: como a mecânica quântica e a relatividade geral se encaixam", diz Andrew Strominger, físico na Universidade Harvard, EUA.
Os experimentos também serão usados para explorar uma das idéias mais impactantes da física contemporânea: a de que o universo possui dimensões ocultas, além das três que nós chamamos de lar. De acordo com as novas teorias, uma reserva gravitacional extremamente forte está contida nas outras dimensões. Se os físicos pudessem utilizar essa fonte, seriam capazes de esmagar partículas subatômicas com tanta força que elas formariam buracos negros. Se isso acontecesse, seria a prova irrefutável de que as outras dimensões são reais.
No Universo, buracos negros são criados quando estrelas gastam todo o seu combustível e entram em colapso. Conforme uma estrela se torna mais densa e compacta, seu campo gravitacional aumenta, fazendo-a contrair ainda mais. Se a estrela original era muito grande, tanta massa fica concentrada num espaço tão pequeno que a estrela é esmagada por sua própria gravidade e continua seu colapso, arrastando tudo o que cai dentro de seu "horizonte dos eventos", fronteira a partir da qual nada pode escapar.
Em teoria, não é preciso uma estrela para criar um buraco negro. Mesmo objetos do tamanho de partículas atômicas poderiam se transformar num buraco negro, se forem amontoados num espaço extremamente pequeno.
O plano de criar os buracos negros artificiais se baseia na possibilidade de que se esteja subestimando a força da gravidade. Supõe-se que, dentro de espaços com menos de um milímetro, ela seja muito mais poderosa. Acredita-se que, quando o reino submilimétrico é alcançado, outras dimensões se abrem. Quando a gravidade tem mais dimensões nas quais operar, ela se torna muito mais intensa.
Risco experimental
A teoria prevê que os buracos negros em miniatura desapareceriam quase imediatamente. Contudo, o que pode acontecer se ela estiver errada? É possível que ele sugue o acelerador, o laboratório, a cidade em que está e, em última instância, o mundo inteiro?
"Há um fluxo constante de raios cósmicos de altíssima energia atingindo a atmosfera", conta Giddings. "Os mesmos cálculos que fazemos para o Grande Colisor de Hádrons também predizem que cerca de cem buracos negros do mesmo tipo são criados de forma natural e aparentemente segura na atmosfera da Terra quando ocorrem essas colisões de raios cósmicos. Então, se o experimento não fosse seguro, nós nem estaríamos aqui."
Se os buracos negros puderem ser capturados e estudados "em cativeiro", os físicos serão capazes de testar idéias nos confins da compreensão. Os buracos negros seriam tão pequenos que obedeceriam às leis da mecânica quântica, mas sua gravidade seria tão poderosa que eles teriam que obedecer também à relatividade geral. A observação de ambas atuando juntas revelaria se elas são apenas manifestações diversas de uma lei mais geral.
Físicos querem criar miniburacos negros
da Folha de S.PauloPara ver buracos negros, os redemoinhos gravitacionais que sugam a matéria e até a luz, é preciso não apenas um telescópio poderoso, mas também imaginação. Não se pode observar os próprios buracos, mas apenas os efeitos negativos que eles exercem sobre as áreas vizinhas: espirros de matéria estelar espalhando radiação enquanto são arrastados na direção daquilo que parece ser um abismo onívoro e sem fundo.
É reconfortante saber que algo tão voraz está bem longe. Mas às vezes os físicos gostariam de poder examiná-lo mais de perto. E algumas das idéias mais recentes na física de alta energia sugerem que isso logo poderá ser possível.
A próxima geração de aceleradores de partículas, como o Grande Colisor de Hádrons, que está em construção no Cern, o centro europeu de física perto de Genebra, na Suíça, pode ser capaz de produzir buracos negros em miniatura. Alguns estudiosos da física de partículas dizem estar em melhor posição do que os cosmólogos para estabelecer, de uma vez por todas, que os buracos negros existem para valer.
"Os futuros colisores podem se tornar fábricas de buracos negros", diz Steven B. Giddings, físico da Universidade da Califórnia. Se algumas teorias recentes se mostrarem corretas, o efeito pode ser nem um pouco sutil, com um pequenino buraco negro aparecendo a cada segundo e desaparecendo logo depois, sem causar dano, com uma inconfundível liberação de energia.
"A liberação de energia de um buraco negro acenderia os detectores como árvores de Natal", afirma Giddings.
Corrida científica
Greg Landsberg, físico da Universidade Brown que também trabalha no Laboratório Nacional de Aceleradores Fermi em Batavia, nos EUA, diz que haverá uma competição para ver quem achará um buraco negro primeiro. "Ao contrário do que os cosmólogos gostam de dizer ao público em geral, não há evidência decisiva alguma de que eles tenham visto um buraco negro."
Os cosmólogos consideram que a existência de buracos negros está se tornando cada vez mais palpável. Na semana passada, eles anunciaram novas e fortes evidências de que um desses objetos jaz no coração da Via Láctea. Mas a capacidade de criar e manipular buracos negros com um acelerador de partículas faria com que eles se tornassem ainda mais tangíveis e abriria até um novo e promissor campo teórico.
Unindo duas pontas
Buracos negros em miniatura marcam um ponto no qual a teoria da gravidade, chamada de relatividade geral, se junta à teoria quântica, que explica as outras forças da natureza. Buracos negros artificiais poderiam ser usados para testar as idéias a respeito de unir as duas disciplinas na tão procurada "teoria de tudo".
"Se realmente conseguíssemos fazer buracos negros com um acelerador e ver o que eles fazem, seria simplesmente fantástico. Isso poderia nos ajudar a entender um mistério fundamental: como a mecânica quântica e a relatividade geral se encaixam", diz Andrew Strominger, físico na Universidade Harvard, EUA.
Os experimentos também serão usados para explorar uma das idéias mais impactantes da física contemporânea: a de que o universo possui dimensões ocultas, além das três que nós chamamos de lar. De acordo com as novas teorias, uma reserva gravitacional extremamente forte está contida nas outras dimensões. Se os físicos pudessem utilizar essa fonte, seriam capazes de esmagar partículas subatômicas com tanta força que elas formariam buracos negros. Se isso acontecesse, seria a prova irrefutável de que as outras dimensões são reais.
No Universo, buracos negros são criados quando estrelas gastam todo o seu combustível e entram em colapso. Conforme uma estrela se torna mais densa e compacta, seu campo gravitacional aumenta, fazendo-a contrair ainda mais. Se a estrela original era muito grande, tanta massa fica concentrada num espaço tão pequeno que a estrela é esmagada por sua própria gravidade e continua seu colapso, arrastando tudo o que cai dentro de seu "horizonte dos eventos", fronteira a partir da qual nada pode escapar.
Em teoria, não é preciso uma estrela para criar um buraco negro. Mesmo objetos do tamanho de partículas atômicas poderiam se transformar num buraco negro, se forem amontoados num espaço extremamente pequeno.
O plano de criar os buracos negros artificiais se baseia na possibilidade de que se esteja subestimando a força da gravidade. Supõe-se que, dentro de espaços com menos de um milímetro, ela seja muito mais poderosa. Acredita-se que, quando o reino submilimétrico é alcançado, outras dimensões se abrem. Quando a gravidade tem mais dimensões nas quais operar, ela se torna muito mais intensa.
Risco experimental
A teoria prevê que os buracos negros em miniatura desapareceriam quase imediatamente. Contudo, o que pode acontecer se ela estiver errada? É possível que ele sugue o acelerador, o laboratório, a cidade em que está e, em última instância, o mundo inteiro?
"Há um fluxo constante de raios cósmicos de altíssima energia atingindo a atmosfera", conta Giddings. "Os mesmos cálculos que fazemos para o Grande Colisor de Hádrons também predizem que cerca de cem buracos negros do mesmo tipo são criados de forma natural e aparentemente segura na atmosfera da Terra quando ocorrem essas colisões de raios cósmicos. Então, se o experimento não fosse seguro, nós nem estaríamos aqui."
Se os buracos negros puderem ser capturados e estudados "em cativeiro", os físicos serão capazes de testar idéias nos confins da compreensão. Os buracos negros seriam tão pequenos que obedeceriam às leis da mecânica quântica, mas sua gravidade seria tão poderosa que eles teriam que obedecer também à relatividade geral. A observação de ambas atuando juntas revelaria se elas são apenas manifestações diversas de uma lei mais geral.
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