Em 1900, então a história continua, o proeminente físico Lord Kelvin dirigiu-se à Associação Britânica para o Avanço da Ciência com as seguintes palavras:"Não há nada novo a ser descoberto na física agora."

Quão errado ele estava. O século seguinte virou completamente a física. Um grande número de descobertas teóricas e experimentais transformaram nossa compreensão do universo, e nosso lugar dentro dela.

Não espere que o próximo século seja diferente. O universo tem muitos mistérios que ainda precisam ser descobertos - e novas tecnologias nos ajudarão a resolvê-los nos próximos 50 anos.

O primeiro diz respeito aos fundamentos de nossa existência. A física prevê que o Big Bang produziu quantidades iguais da matéria de que você é feito e algo chamado antimatéria. A maioria das partículas de matéria tem um gêmeo de antimatéria, idêntico, mas com a carga elétrica oposta. Quando os dois se encontram, eles se aniquilam, com toda a sua energia convertida em luz.

Mas o universo hoje é feito quase inteiramente de matéria. Então, para onde foi toda a antimatéria?

O Large Hadron Collider (LHC) ofereceu algumas dicas sobre essa questão. Ele colide prótons a velocidades inimagináveis, criando partículas pesadas de matéria e antimatéria que se decompõem em partículas mais leves, vários dos quais nunca tinham sido vistos antes.

O LHC mostrou que a matéria e a antimatéria decaem em taxas ligeiramente diferentes. Isso vai em parte - mas nem perto de tudo - da maneira de explicar por que vemos uma assimetria na natureza.

O problema é que, em comparação com a precisão a que os físicos estão acostumados, o LHC é como jogar tênis de mesa com uma raquete de tênis. Como os prótons são feitos de partículas menores, quando eles colidem, suas vísceras são pulverizadas por todo o lugar, tornando muito mais difícil localizar novas partículas entre os detritos. Isso torna difícil medir com precisão suas propriedades para obter mais pistas sobre o motivo do desaparecimento de tanta antimatéria.

Três novos aceleradores mudarão o jogo nas próximas décadas. O principal deles é o Future Circular Collider (FCC) - um túnel de 100 km que circunda Genebra, que usará o LHC de 27 km como rampa de lançamento. Em vez de prótons, os colisores irão esmagar os elétrons e suas antipartículas, pósitrons, a velocidades muito mais altas do que o LHC poderia atingir.

Ao contrário dos prótons, elétrons e pósitrons são indivisíveis - então saberemos exatamente o que estamos colidindo. Também poderemos variar a energia na qual os dois colidem, para produzir partículas de antimatéria específicas, e medir suas propriedades - especialmente a maneira como se decompõem - com muito mais precisão.

Essas investigações podem revelar uma física inteiramente nova. Uma possibilidade é que o desaparecimento da antimatéria possa estar relacionado à existência de matéria escura - as partículas até agora indetectáveis ​​que compõem impressionantes 85% da massa do universo. A ausência de antimatéria e prevalência de matéria escura provavelmente se devem às condições presentes durante o Big Bang, portanto, esses experimentos investigam as origens de nossa existência.

É impossível prever como as descobertas ainda ocultas de experimentos com colisor mudarão nossas vidas. Mas da última vez que vimos o mundo com uma lupa mais poderosa, descobrimos partículas subatômicas e o mundo da mecânica quântica, que atualmente estamos aproveitando para revolucionar a computação, medicina e produção de energia.

Não está mais sozinho?

Da mesma forma, ainda há muito a ser descoberto na escala cósmica - não menos importante a antiga questão de saber se estamos sozinhos no universo. Apesar da recente descoberta de água líquida em Marte, ainda não há nenhuma evidência de vida microbiana. Mesmo se encontrado, o ambiente hostil do planeta significa que ele seria incrivelmente primitivo.

A busca por vida em planetas em outros sistemas estelares não deu frutos até agora. Mas o próximo Telescópio Espacial James Webb, lançando em 2021, irá revolucionar a maneira como detectamos exoplanetas habitáveis.

Ao contrário dos telescópios anteriores, que medem a queda na luz de uma estrela quando um planeta em órbita passa na frente dela, James Webb usará um instrumento chamado coronógrafo para bloquear a luz de uma estrela que entra no telescópio. Isso funciona da mesma maneira que usar a mão para bloquear a luz do sol de entrar em seus olhos. A técnica permitirá que o telescópio observe diretamente pequenos planetas que normalmente seriam subjugados pelo brilho da estrela que orbitam.

Não só o telescópio James Webb será capaz de detectar novos planetas, mas também será capaz de determinar se eles são capazes de sustentar a vida. Quando a luz de uma estrela atinge a atmosfera de um planeta, certos comprimentos de onda são absorvidos, deixando lacunas no espectro refletido. Muito parecido com um código de barras, essas lacunas fornecem uma assinatura para os átomos e moléculas que formam a atmosfera do planeta.

O telescópio será capaz de ler esses "códigos de barras" para detectar se a atmosfera de um planeta tem as condições necessárias para a vida. Em 50 anos, poderíamos ter alvos para futuras missões espaciais interestelares para determinar o que, ou quem, pode viver lá.

Mais perto de casa, Lua de Júpiter, Europa, foi identificado como em algum lugar em nosso próprio sistema solar que poderia abrigar vida. Apesar de sua temperatura fria (-220 ° C), as forças gravitacionais do planeta ultra-massivo que orbita podem espirrar água abaixo da superfície o suficiente para evitar que congele, tornando-o um possível lar para a vida microbiana ou mesmo aquática.

Uma nova missão chamada Europa Clipper, definido para lançamento em 2025, irá confirmar se existe um oceano subterrâneo e identificar um local de pouso adequado para uma missão subsequente. Ele também observará jatos de água líquida lançados da superfície gelada do planeta para ver se alguma molécula orgânica está presente.

Quer sejam os menores blocos de construção de nossa existência ou a vastidão do espaço, o universo ainda guarda vários mistérios sobre seu funcionamento e nosso lugar dentro dele. Ele não desistirá de seus segredos facilmente - mas as chances são de que o universo parecerá fundamentalmente diferente em 50 anos.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.