O enigmático, o piadista, Mulher-Gato e o Pinguim exageram no filme "Batman", de 1966. Veja mais fotos do Batman. Coleção Silver Screen / Contribuidor / Getty Images O Batman e os físicos de partículas têm muito em comum.
Certo, eles podem diferir em questões de ganchos e preto, codpieces de vinil, mas o cruzado de capa e o CERN (Organização Européia para Pesquisa Nuclear) buscam o que há de mais moderno em engenhocas de alta tecnologia e enfrentam uma galeria de bandidos excepcionalmente bizarra.
Enquanto Batman luta com palhaços anarquistas e ecoterroristas mutantes, Cientistas do CERN procuram identificar e apreender adversários notáveis como o Bóson de Higgs .
Você se lembra do Higgs. Essa partícula teórica (no momento da redação deste artigo) é central para o modelo padrão da física. O modelo padrão propõe que a eletricidade, magnetismo, luz e alguns tipos de radioatividade são todas manifestações de algo chamado de força eletrofraca . E a força eletrofraca une as forças eletromagnética e fraca, duas das quatro forças fundamentais da natureza, junto com a forte força e gravidade. Ainda comigo? Boa.
Contudo, o modelo só funciona se as partículas ao nosso redor tiverem massa zero no período imediatamente seguinte ao big bang. Teoricamente, a partícula de Higgs emite o Campo de Higgs , um campo de energia em todo o cosmos que confere massa a tudo - então, se o modelo padrão for válido, então o Higgs deve existir. Só temos que pegá-lo primeiro.
Em outras palavras, alguem roubou o banco e, Veja, deve ser o Coringa porque - sempre o literalista - ele deixou um cartão de visita com seu rosto nele. Enquanto isso, a chamada "partícula de deus" vive uma breve existência na esteira de uma colisão de partículas acelerada - e então deixa para trás uma assinatura de decaimento subatômico.
O Coringa pode ser o inimigo mais famoso do Batman, mas ele não é o mais estranho. O mesmo pode ser dito do bóson de Higgs, então vamos conhecer os outros supervilões subatômicos.
Uma espécie de E. Nigma, aquele Charada. Coleção Silver Screen / Contribuidor / Getty Images Enigre-me isso, Batman:Como funciona a gravidade?
Olhar, não é um assunto que Batman gosta de discutir tanto. De acordo com físicos da Universidade de Leicester, a gravidade teria o curioso hábito de puxar Batman para a morte toda vez que o vigilante fantasiado tentasse usar aquela capa fisicamente inviável. Então, ele tende a deixar todo o enigma da gravidade em paz e, em vez disso, correr atrás de Edward Nigma.
Para físicos, Contudo, a questão tem muito mais - sim - peso. Certo, temos uma compreensão prática decente dos efeitos da gravidade. Sabemos como seu poder influencia a mecânica celeste e a formação dos corpos cósmicos. Mesmo assim, não temos uma resposta firme para o enigma da gravidade.
Uma possível resposta nos leva direto a outra partícula desconcertante na galeria dos bandidos subatômicos:o gráviton . Se realmente existe, esta partícula hipotética transmite a força da gravidade, fazendo com que os objetos se atraiam. Oh sim, e sua existência também nos permitiria unir a relatividade geral com a mecânica quântica. Gravidade, você vê, frequentemente atua como uma chave inglesa em várias teorias abrangentes.
Então sim, o gráviton é uma grande coisa - a menos que não exista.
Julie Newmar, a quintessência da coleção de telas de prata da mulher-gato / Hulton Archive / Getty Images Rápido. Sexy. Difícil de pegar.
Batman tem sua Mulher-Gato, e os físicos de partículas têm que lidar com a elusiva - e possivelmente errônea - existência de táquions . Um é um ladrão sexy vestido de couro, e a outra é uma partícula subatômica que viaja mais rápido que a velocidade da luz.
Eu sei o que você está se perguntando:como um tachyon pode viajar mais rápido do que a velocidade da luz se a velocidade da luz é de fato o "limite de velocidade universal"? É como dizer "nenhum pato pode usar calças, "e, em seguida, a câmera gira para um pato selvagem usando uma porcaria de veludo cotelê. Temos leis universais por um motivo, pessoas.
Fica ainda pior:se os princípios da relatividade especial forem verdadeiros, os táquions não estão apenas quebrando o limite de velocidade universal, eles também estão violando a própria causalidade. Neste universo, pelo menos, a causa sempre vem antes do efeito. Sem essa lei em vigor, a estrutura do universo se desfaz.
Se os táquions existem, é provavelmente devido a esta lacuna:embora a relatividade evite que a matéria acelere à velocidade da luz (já que isso exigiria energia infinita), não se aplica a partículas que sempre viajam mais rápido que a luz. Para táquions, a velocidade mínima é a velocidade da luz, e seria necessária energia infinita apenas para desacelerá-los até velocidades subluminais.
Tachyons:eles são demônios de velocidade total, e eles podem simplesmente existir.
Duas Caras e Charada, festa para três Getty Images Algo pode ser seu próprio oposto?
Sim, Batman sabe uma ou duas coisas sobre isso.
Você se lembra da história:o advogado heróico Harvey Dent sofre horríveis queimaduras em 50 por cento de seu corpo, e sua mente estala. Um mal, a personalidade criminosa vem à tona, e ele se torna Duas-Caras, o maníaco obcecado por moedas com um gosto ridículo para roupas meio a meio.
Os físicos de partículas também têm uma dupla face paradoxal em sua galeria de trapaceiros:o Férmion de Majorana , uma partícula que age como sua própria antipartícula.
Vamos atualizar. De acordo com o modelo padrão, partículas e quase partículas se enquadram em duas categorias:férmions e bósons. O campo férmion inclui quarks e léptons como elétrons, entre outros. Nós chamamos isso de Férmions de Dirac . Aqui você encontrará elétrons carregados negativamente em quadratura com contrapartes de antipartículas chamadas positrons , que embalam uma carga positiva. Quando essas partículas entram em contato umas com as outras, eles se aniquilam.
Esse é exatamente o tipo de dualidade que Duas-faces apreciariam. A moeda tem dois lados, e é um ou outro, cara ou Corôa. Passe para ele uma moeda de duas cabeças ou algo assim e isso o levará até a parede.
O acampamento bóson inclui os fótons que constituem a luz; essas partículas brilhantes são suas próprias antipartículas, produzindo uma carga totalmente neutra. Mesmo, você espera esse tipo de coisa de um bóson.
Mas isso é possível no campo de férmions? Na década de 1930, físicos previram que era, mas ninguém nunca viu um assim chamado Férmion de Majorana . Em 2012, uma equipe de físicos de partículas holandeses detectou indiretamente essas duas faces minúsculas em experimentos de laboratório, mas isso fica aquém de uma confirmação oficial de que eles existem.
Assim que pegarmos a evidência experimental, Contudo, coisas emocionantes podem ocorrer. Os férmions de Majorana teriam uma capacidade única de "lembrar" posições passadas em referência umas às outras, tornando-os muito úteis no domínio da computação quântica. Uma teoria ainda sustenta que toda a matéria escura do universo é, na verdade, composta de férmions de Majorana.
Computadores de matéria escura. Apenas pensa nisso por um momento.
Que casal maravilhoso! Michael Li / Creative Commons Batman tende a ter um tempo bastante tumultuado com as mulheres. Se ele não está evitando beijos letais de Poison Ivy, então é uma espécie de drama com a Mulher-Gato. Olhar, ou se casar com ela ou já jogá-la na prisão.
E então há Harley Quinn, a palhaça homicida com um amor eterno (e doentio) pelo arquiinimigo de Batman, o Coringa. Certo, muitos super-vilões têm seus seguidores e capangas, mas ela se destaca como uma verdadeira companheira.
No mundo subatômico, os físicos continuam a ficar de olho em uma partícula hipotética conhecida como axion . O axion é particularmente importante porque sua existência preencheria uma lacuna importante no modelo padrão da física de partículas. Também é possível matéria escura componente.
Mas vamos voltar às comparações do Batman. Se axions são Harley Quinn, então quem é o Coringa? Por que nada menos que buracos negros. Isso mesmo, cientistas teorizam que, embora os buracos negros sugem tudo, desde fótons a estrelas, axions são imunes ao seu poder destrutivo. Em vez de cair na singularidade esmagadora, axions orbitaria a estrela em colapso em uma enorme nuvem de bóson.
Ainda mais louco, esta nuvem eventualmente se torna bastante massiva, apesar da massa extremamente baixa de seus axions. Se a nuvem finalmente entrar em colapso no buraco negro, o resultado Bosenova abalaria a própria estrutura do espaço-tempo [fonte:O'Neill]. Fale sobre um relacionamento desequilibrado.
Clayface:ator, metamorfo e criminoso Tim Deering / Creative Commons Mesmo com todos os trajes malucos, é difícil acompanhar a atividade do supervilão em Gotham City - especialmente quando você tem um metamorfo como Clayface correndo por aí. Ele pode assumir a forma de qualquer pessoa:um caixa de banco, Bruce Wayne, O que você disser. Ele adapta sua aparência física para se adequar ao seu ambiente, tornando-o um adversário bastante astuto.
Os físicos de partículas têm seu próprio Clayface na forma de partículas camaleônicas . Até aqui, podemos apenas especular sobre esses bósons peculiares que podem ou não estar impulsionando a expansão do universo. Os cientistas previram sua existência pela primeira vez em 2003 como uma possível explicação para toda aquela misteriosa energia escura que constitui 70 por cento do nosso universo [fonte:Johnston]. Como os criminosos metamorfos, as partículas camaleônicas ajustam suas propriedades para se adequar ao ambiente local. Por exemplo, se uma partícula camaleônica paira aqui na Terra, onde a densidade da matéria é alta, iria exibir grande massa, também, mas suas interações com a matéria seriam muito fracas e de curto alcance.
Mas isso está aqui na Terra. No vazio do espaço, as partículas camaleônicas exibem baixa massa e reagem fortemente com a matéria a grandes distâncias. Em teoria, essas partículas especulativas podem estar separando o universo no que chamamos inflação cósmica .
Não surpreendentemente, as partículas camaleônicas seriam bastante difíceis de detectar aqui na Terra. Teríamos que ir fundo, espaço vazio para registrar sua presença.
Ainda, os físicos têm uma série de esquemas de detecção de alta tecnologia na manga, e a busca continua pelo camaleão indescritível.
E então o Cavaleiro das Trevas retorna mais uma vez à sua Bat Caverna subterrânea e os físicos também desaparecem, para gerenciar seus coletores de partículas subterrâneos.
Como expliquei no episódio Stuff to Blow Your Mind "Era uma vez um bóson chamado Higgs, "Tendo a pensar na física de partículas como um bolo de mictório coberto de chocolate. Isso não é um comentário sobre a importância do campo ou a grandiosidade dos indivíduos envolvidos, mas sim minha opinião sobre sua acessibilidade como um tópico de público geral. Dê uma mordida no bolo só um pouquinho, e tudo é achocolatado e delicioso. Morda um pouco fundo demais, Contudo, e as coisas ficam menos gostosas.
Portanto, tentei manter este artigo o mais achocolatado possível, discutindo algumas das propriedades surpreendentes de nossas partículas subatômicas mais estranhas - tanto reais quanto especulativas. É a capa chamativa de um livro muito mais profundo, porque a ciência subjacente aqui é enorme. Afinal, o campo da física de partículas visa desvendar a estrutura da existência - quebrar a matéria em sua forma mais básica e expandir nossa compreensão do que é este universo.
