Um trabalhador de manutenção inspeciona o túnel do Large Hadron Collider (LHC) no centro de pesquisa do CERN (Organização Europeia para Pesquisa Nuclear) em 19 de novembro 2013, em Genebra, Suíça. Foto de Vladimir Simicek / isifa / Getty Images Quando o Large Hadron Collider foi ligado pela primeira vez em 2008, havia possibilidades aparentemente infinitas - e ideias - para o que ele poderia encontrar. Talvez localizasse o indescritível bóson de Higgs, o que ajudaria os cientistas a confirmar como outras partículas ganham massa. Talvez descobrisse uma série de novas partículas que dariam aos físicos não apenas a confirmação da supersimetria, mas também uma bonança de novas ciências para estudar. Talvez criasse um novo universo onde não haveria problema em comer Cheetos no jantar e os prótons parecessem Froot Loops.
Algumas dessas possibilidades eram mais prováveis do que outras. E alguns deles (ahem) eram, na verdade, não está realmente dentro do escopo do LHC. Enquanto os pessimistas previram que os mini Big Bangs do LHC criariam buracos negros que destruiriam o mundo e comeriam o universo como tantos Cheetos para o jantar, a verdade é que não havia tantas teorias que o LHC pudesse provar ou refutar.
E em termos desse escopo:Não, o LHC não vai provar a teoria das cordas - mas pode fornecer evidências para apoiar as ideias que são centrais para a teoria das cordas.
Pense assim:estou caminhando e vejo um túnel. Acho que esse túnel pode ter algum tipo de riacho passando por ele, então jogo uma bola e vejo o que acontece quando ela sai do outro lado. Se a bola sair encharcada, Eu poderia dizer que apoia totalmente a minha teoria de que o túnel continha um riacho. Mas outra pessoa poderia dizer que ele apóia a teoria de que há um sprinkler no túnel. Outro ainda poderia dizer que está realmente chovendo no túnel, e uma bola molhada é a prova certa.
A única coisa que podemos dizer com certeza é que a bola molhada apóia todas essas teorias, e talvez descarta a teoria de que o túnel está totalmente seco. No LHC, físicos com ideias muito díspares estão procurando declarações do tipo "a bola está molhada" para apoiar - ou refutar - teorias sobre como as partículas (e o universo) funcionam. Uma dessas teorias é a teoria das cordas.
A teoria das cordas basicamente diz que as partículas são compostas de energias que se assemelham a cordas vibrantes. As vibrações distintas das cordas criam todas as diferentes partículas e forças. Então, fundamentalmente, toda matéria e forças no universo são feitas dessas cordas vibrantes [fonte:Greene]. Mas aqui está um fato engraçado:a teoria das cordas não se torna realmente uma teoria unificadora - uma que pode explicar as origens de cada força e partícula no universo - a menos que se descubra que o universo também tem mais de três dimensões. Que, você sabe, É difícil conseguir que muitos físicos apertem as mãos.
E por um bom motivo. Não sendo Hogwarts, não podemos simplesmente aparatar em outra dimensão para verificar se ela realmente está lá. Só podemos olhar ao redor e ver três dimensões observáveis à nossa frente. Mas você pode ser capaz de se convencer a acreditar nisso se pensar nas dimensões como realmente, realmente minúsculos ... talvez sejam pequenos demais para serem vistos.
Isso cria um problema:se as dimensões necessárias forem muito pequenas para serem vistas, como diabos podemos esperar observar - ou mesmo testar uma hipótese sobre a teoria das cordas?
É aí que entra o LHC. Existem algumas idéias sendo discutidas para testar algumas das características da teoria das cordas. Um é bastante direto:o modelo mais simples da teoria das cordas prevê a existência de partículas superparceiras. Basicamente, estes são parceiros muito mais pesados para os quarks e léptons do Modelo Padrão que os físicos já observaram, e eles uniriam força e matéria. Os físicos esperavam encontrar superparceiros na mesma massa do Higgs, mas ainda não. Então, o LHC está fazendo o que pode para tentar encontrar essas partículas superparceiras, ambos em suas últimas colisões de prótons, e em experiências futuras com energias ainda mais altas. A "bola úmida", neste caso - partículas superparceiras - também apoiaria a teoria das supersimetrias, que está conectado a, mas separado de, teoria das cordas.
O LHC também pode mergulhar na caça às dimensões ultra-minúsculas que teriam de existir para que a teoria das cordas funcionasse como uma teoria unificada. Se essas dimensões existem, estaríamos praticamente nadando neles. O LHC pode juntar prótons para produzir novas partículas - exatamente como tem feito. Ao somar a energia das partículas formadas nas colisões e subtraí-la da energia da pré-colisão das partículas, podemos dizer se parte da energia desapareceu. Se for, podemos então ser capazes de dizer, "Ei, não sabemos para onde foi essa energia - mas talvez seja em outra dimensão. "
Desta vez, a bola molhada é a diferença de energia antes e depois da colisão. Novamente, isso não seria "provar" a teoria das cordas ou mesmo dimensões extras. Mas seria uma descoberta científica que corrobora algumas das coisas necessárias para o funcionamento da teoria das cordas.
O que não podemos prever é se a teoria das cordas amadurecerá em uma hipótese científica que possamos testar ou observar. Agora mesmo, uma das razões pelas quais é tão controverso é que muitos físicos não acham que seja possível testar, e o mais importante, eles não acham que seja possível provar que é falso. Alguns na comunidade de físicos se sentem confortáveis em dizer que a teoria das cordas não é falsificável [fonte:Nature Physics]. (Isso significa que você deve ser capaz de refutar a hipótese, não apenas confirme.)
Então, embora possamos estar razoavelmente certos de que não, o LHC não vai provar que a teoria das cordas é verdadeira usando colisões de prótons, os físicos podem encontrar alguma evidência que não prova que está errado.
Ouço, Estou tão apavorado quanto qualquer outro cara a dizer que a teoria das cordas é boa ou ruim. Os físicos são loucos por isso, em ambos os lados da moeda. Para saber mais sobre a teoria das cordas ou a controvérsia em torno dela, verifique as fontes para mais leituras.
