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Reportagem |
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| edição 3 - Agosto 2002 |
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| Supersimetria |
| Esse conceito estranho e de difícil compreensão, proposto na teoria das partículas elementares, começa a ser confirmado pela experimentação |
| por Jan Jolie |
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| Maçãs e laranjas são tão diferentes entre si quanto as partículas quânticas denominadas férmions e bósons. Assim como um espelho comum não pode fazer com que uma maçã tenha a aparência de uma laranja, não existe, na física, uma simetria simples capaz de transformar um férmion em um bóson - ou vice-versa. Para fazer essa mágica, é preciso empregar a supersimetria, uma categoria extraordinária de simetria, que pode conter a chave para uma profunda compreensão do universo |
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A supersimetria é uma simetria notável. Na física de partículas elementares, ela inter-relaciona partículas completamente diferentes: os férmions (como os elétrons, prótons e nêutrons), que constituem o mundo material, e os bósons (como os fótons), que geram as forças da natureza. Os férmions são os individualistas e solitários do mundo das partículas: dois férmions jamais ocupam o mesmo estado quântico. Sua aversão a companheiros íntimos é forte o bastante para evitar o colapso de uma estrela de nêutrons, mesmo quando a gravidade supera todas as outras forças da natureza. Os bósons, ao contrário, são imitadores de fácil convívio, e unem-se prontamente em estados idênticos. Cada bóson que se encontra num certo estado instiga os outros de sua espécie a imitá-lo. Sob condições propícias, os bósons formam exércitos de clones. É o que ocorre com os fótons de um raio laser ou os átomos do hélio-4 superfluido. Porém, no espelho mágico da supersimetria, os anti-sociais férmions de alguma maneira se parecem com os sociáveis bósons - e vice-versa.
De forma figurada, pode-se dizer que a supersimetria é um tipo de simetria que permite comparar maçãs e laranjas. Segure uma maçã diante do espelho da supersimetria, e o reflexo dessa maçã terá a aparência e o sabor de uma laranja. Nenhuma simetria simples existente na física possui essa magia. Simetrias simples podem agir como os espelhos deformadores de um parque de diversões, fazendo, por exemplo, com que inofensivos elétrons se pareçam com fantasmagóricos neutrinos, mas nunca poderiam transformar um férmion num bóson. Só a supersimetria é capaz de fazê-lo. Essa é, pelo menos, a teoria. Os teóricos das partículas elementares estudam com afinco a supersimetria desde sua invenção, na década de 1970, e muitos crêem que ela guarda a chave para o próximo grande avanço em nossa compreensão das partículas e das forças fundamentais. Os pesquisadores experimentais, no entanto, procuraram as partículas previstas pela supersimetria em seus aceleradores de altíssima energia, até agora sem resultado.
Na década de 1980, os teóricos propuseram que as colisões violentas de partículas não seriam necessariamente a única maneira de detectar a supersimetria. Eles previram que uma forma diferente de supersimetria poderia existir em determinados núcleos atômicos. Neste caso, também, a supersimetria relaciona objetos físicos que são muito diferentes entre si: núcleos com números pares de prótons e nêutrons e núcleos com números ímpares de prótons e nêutrons. Mais uma vez, isso envolve férmions e bósons, pois uma partícula composta que contém um número ímpar de férmions é ela mesma um férmion, ao passo que um número par de férmions produz um bóson.
Para compreender melhor a supersimetria nuclear, imagine um salão cheio de pessoas dançando, representando os núcleons que formam um núcleo. Quando há um número par de pessoas, todos têm seus parceiros e o salão fica cheio de casais dançando. Quando há um número ímpar de pessoas, uma delas fica vagando sozinha pelo salão. No espelho supersimétrico, porém, essa pessoa se parece magicamente com qualquer outro casal e dança em sincronia com os demais. Da mesma forma, um núcleo com um número ímpar de prótons e nêutrons tem por imagem um núcleo com número par de núcleons - e vice-versa. |
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| Jan Jolie recebeu seu Ph.D. em física teórica na Universidade de Ghent, na Bélgica, em 1986. Após cinco anos no Instituto Laue-Langevin, em Grenoble, França, voltou sua atenção para o trabalho experimental quando, em 1992, aceitou uma cátedra na Universidade de Friburgo, Suíça. Além dos experimentos relatados neste artigo, ele trabalhou com aplicações mais práticas, tomografias de nêutrons e de raios gama e a construção de fontes ajustáveis de raios gama. Atualmente, dirige o Instituto de Física Nuclear da Universidade de Colônia, na Alemanha. Em 2000, recebeu o Prêmio Leigh Page, da Universidade de Yale, por seu trabalho com simetrias dinâmicas e supersimetrias em núcleos atômicos. |
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