O universo existem há impressionantes 13,7 bilhões de anos, mas vários experimentos sugerem que pode não ser tão seguro quanto parece. E tudo se resume à instabilidade de uma única partícula fundamental, ninguém menos que a Bóson de Higgs.
De acordo com The Conversation, um estudo recentemente aceito para publicação na Physical Letters B por Lucien Heurtier e seus colegas demonstrou que certos modelos do universo primitivo, particularmente aqueles envolvendo "objetos chamados luz primordial buracos negrosé improvável que estejam certos porque teriam acionado o bóson de Higgs para encerrar a cosmos por enquanto."
"O bóson de Higgs é responsável pela massa e interações de todas as partículas que conhecemos. Isso porque as massas das partículas são uma consequência de partículas elementares interagindo com um campo, chamado de campo de Higgs. Como o bóson de Higgs existe, sabemos que o campo existe", disse o relatório.
"Você pode pensar neste campo como um banho de água perfeitamente parada em que mergulhamos. Ele tem propriedades idênticas em todo o universo. Isso significa que observamos as mesmas massas e interações em todo o cosmos. Essa uniformidade nos permitiu observar e descrever o mesmo física ao longo de vários milênios (os astrônomos geralmente olham para trás no tempo)", acrescentou.
Não se acredita que o campo de Higgs, que permeia o universo, esteja em seu estado de energia mais baixo possível. Isso significa que ele tem o potencial de fazer a transição para um estado de energia mais baixo em uma região específica. Se tal transição ocorresse, teria consequências profundas para as leis da física.
Os físicos se referem a esse tipo de mudança como uma transição de fase, semelhante ao processo da água se transformando em vapor e formando bolhas. No caso do campo de Higgs, uma transição de fase resultaria na criação de bolhas de espaço de baixa energia, cada uma com seu próprio conjunto único de leis físicas.
Dentro dessas bolhas, "a massa dos elétrons mudaria repentinamente, assim como suas interações com outras partículas. Prótons e nêutrons — que compõem o núcleo atômico e são feitos de quarks — se deslocariam repentinamente."
Qual é o risco constante
Descobertas recentes do Large Hadron Collider (LHC) no Cern indicam que o fim do universo pode ser uma possibilidade, embora em um futuro extremamente distante, muito depois de nossa aposentadoria. Físicos frequentemente dizem que o universo não é instável, mas sim "metaestável", porque o fim do mundo não vai acontecer tão cedo.
De acordo com a mecânica quântica, a teoria que governa o microcosmo de átomos e partículas, a energia do campo de Higgs está constantemente flutuando. Essa flutuação torna estatisticamente possível, embora improvável, que o Higgs forme uma bolha de tempos em tempos, o que requer uma quantidade significativa de tempo.
"No entanto, a história é diferente na presença de fontes externas de energia, como campos gravitacionais fortes ou plasma quente (uma forma de matéria composta de partículas carregadas): o campo pode tomar emprestada essa energia para formar bolhas mais facilmente. Portanto, embora não haja razão para esperar que o campo de Higgs forme inúmeras bolhas hoje, uma grande questão no contexto da cosmologia é se os ambientes extremos logo após o Big Bang poderiam ter desencadeado tais borbulhamento", disse o relatório.
"No entanto, quando o universo estava muito quente, embora a energia estivesse disponível para ajudar a formar bolhas de Higgs, os efeitos térmicos também estabilizaram o Higgs ao modificar suas propriedades quânticas. Portanto, esse calor não poderia desencadear o fim do universo, o que é provavelmente o motivo pelo qual ainda estamos aqui, acrescentou o relatório.
O que são buracos negros primordiais
"Um tipo de buraco negro que surgiu no universo primitivo do colapso de regiões excessivamente densas do espaço-tempo. Diferentemente dos buracos negros normais, que se formam quando as estrelas entram em colapso, os primordiais podem ser minúsculos - tão leves quanto um grama." A existência potencial desses buracos negros leves é prevista por vários modelos teóricos que visam explicar o desenvolvimento do universo imediatamente após o Big Bang.
De acordo com o estudo, "No entanto, provar essa existência vem com uma grande ressalva: Stephen Hawking demonstrou na década de 1970 que, devido à mecânica quântica, os buracos negros evaporam lentamente emitindo radiação através de seu horizonte de eventos (um ponto do qual nem mesmo a luz consegue escapar)."
"Hawking mostrou que buracos negros se comportam como fontes de calor no universo, com uma temperatura inversamente proporcional à sua massa. Isso significa que buracos negros leves são muito mais quentes e evaporam mais rapidamente do que os massivos. Em particular, se buracos negros primordiais mais leves do que alguns milhares de bilhões de gramas se formaram no universo primitivo (10 bilhões de vezes menores do que a massa da Lua), como muitos modelos sugerem, eles já teriam evaporado", acrescentou.
Buracos negros primordiais em evaporação causam aquecimento localizado no universo. Esses buracos negros existiriam dentro de pontos quentes, que poderiam ter temperaturas significativamente mais altas em comparação ao universo ao redor, mas ainda mais baixas do que a temperatura Hawking característica associada aos buracos negros.
Por meio de uma combinação de cálculos analíticos e simulações numéricas, foi demonstrado que a presença desses pontos quentes faria com que o campo de Higgs passasse perpetuamente por um processo de borbulhamento.
"Mas ainda estamos aqui. Isso significa que é altamente improvável que tais objetos tenham existido. Na verdade, deveríamos descartar todos os cenários cosmológicos que preveem sua existência", disse o relatório.
"Isso, é claro, a menos que descubramos alguma evidência de sua existência passada em radiação antiga ou ondas gravitacionais. De qualquer forma, está claro que ainda temos muito a descobrir sobre o universo nas menores e maiores escalas", acrescentou.
https://pobreflix.art.br/2024/08/05/particula-de-higgs-poderia-ter-acabado-com-o-universo-o-que-impediu-isso-por-que-ainda-estamos-aqui/?feed_id=4742&_unique_id=66b0870ecefd1
De acordo com The Conversation, um estudo recentemente aceito para publicação na Physical Letters B por Lucien Heurtier e seus colegas demonstrou que certos modelos do universo primitivo, particularmente aqueles envolvendo "objetos chamados luz primordial buracos negrosé improvável que estejam certos porque teriam acionado o bóson de Higgs para encerrar a cosmos por enquanto."
"O bóson de Higgs é responsável pela massa e interações de todas as partículas que conhecemos. Isso porque as massas das partículas são uma consequência de partículas elementares interagindo com um campo, chamado de campo de Higgs. Como o bóson de Higgs existe, sabemos que o campo existe", disse o relatório.
"Você pode pensar neste campo como um banho de água perfeitamente parada em que mergulhamos. Ele tem propriedades idênticas em todo o universo. Isso significa que observamos as mesmas massas e interações em todo o cosmos. Essa uniformidade nos permitiu observar e descrever o mesmo física ao longo de vários milênios (os astrônomos geralmente olham para trás no tempo)", acrescentou.
Não se acredita que o campo de Higgs, que permeia o universo, esteja em seu estado de energia mais baixo possível. Isso significa que ele tem o potencial de fazer a transição para um estado de energia mais baixo em uma região específica. Se tal transição ocorresse, teria consequências profundas para as leis da física.
Os físicos se referem a esse tipo de mudança como uma transição de fase, semelhante ao processo da água se transformando em vapor e formando bolhas. No caso do campo de Higgs, uma transição de fase resultaria na criação de bolhas de espaço de baixa energia, cada uma com seu próprio conjunto único de leis físicas.
Dentro dessas bolhas, "a massa dos elétrons mudaria repentinamente, assim como suas interações com outras partículas. Prótons e nêutrons — que compõem o núcleo atômico e são feitos de quarks — se deslocariam repentinamente."
Qual é o risco constante
Descobertas recentes do Large Hadron Collider (LHC) no Cern indicam que o fim do universo pode ser uma possibilidade, embora em um futuro extremamente distante, muito depois de nossa aposentadoria. Físicos frequentemente dizem que o universo não é instável, mas sim "metaestável", porque o fim do mundo não vai acontecer tão cedo.
De acordo com a mecânica quântica, a teoria que governa o microcosmo de átomos e partículas, a energia do campo de Higgs está constantemente flutuando. Essa flutuação torna estatisticamente possível, embora improvável, que o Higgs forme uma bolha de tempos em tempos, o que requer uma quantidade significativa de tempo.
"No entanto, a história é diferente na presença de fontes externas de energia, como campos gravitacionais fortes ou plasma quente (uma forma de matéria composta de partículas carregadas): o campo pode tomar emprestada essa energia para formar bolhas mais facilmente. Portanto, embora não haja razão para esperar que o campo de Higgs forme inúmeras bolhas hoje, uma grande questão no contexto da cosmologia é se os ambientes extremos logo após o Big Bang poderiam ter desencadeado tais borbulhamento", disse o relatório.
"No entanto, quando o universo estava muito quente, embora a energia estivesse disponível para ajudar a formar bolhas de Higgs, os efeitos térmicos também estabilizaram o Higgs ao modificar suas propriedades quânticas. Portanto, esse calor não poderia desencadear o fim do universo, o que é provavelmente o motivo pelo qual ainda estamos aqui, acrescentou o relatório.
O que são buracos negros primordiais
"Um tipo de buraco negro que surgiu no universo primitivo do colapso de regiões excessivamente densas do espaço-tempo. Diferentemente dos buracos negros normais, que se formam quando as estrelas entram em colapso, os primordiais podem ser minúsculos - tão leves quanto um grama." A existência potencial desses buracos negros leves é prevista por vários modelos teóricos que visam explicar o desenvolvimento do universo imediatamente após o Big Bang.
De acordo com o estudo, "No entanto, provar essa existência vem com uma grande ressalva: Stephen Hawking demonstrou na década de 1970 que, devido à mecânica quântica, os buracos negros evaporam lentamente emitindo radiação através de seu horizonte de eventos (um ponto do qual nem mesmo a luz consegue escapar)."
"Hawking mostrou que buracos negros se comportam como fontes de calor no universo, com uma temperatura inversamente proporcional à sua massa. Isso significa que buracos negros leves são muito mais quentes e evaporam mais rapidamente do que os massivos. Em particular, se buracos negros primordiais mais leves do que alguns milhares de bilhões de gramas se formaram no universo primitivo (10 bilhões de vezes menores do que a massa da Lua), como muitos modelos sugerem, eles já teriam evaporado", acrescentou.
Buracos negros primordiais em evaporação causam aquecimento localizado no universo. Esses buracos negros existiriam dentro de pontos quentes, que poderiam ter temperaturas significativamente mais altas em comparação ao universo ao redor, mas ainda mais baixas do que a temperatura Hawking característica associada aos buracos negros.
Por meio de uma combinação de cálculos analíticos e simulações numéricas, foi demonstrado que a presença desses pontos quentes faria com que o campo de Higgs passasse perpetuamente por um processo de borbulhamento.
"Mas ainda estamos aqui. Isso significa que é altamente improvável que tais objetos tenham existido. Na verdade, deveríamos descartar todos os cenários cosmológicos que preveem sua existência", disse o relatório.
"Isso, é claro, a menos que descubramos alguma evidência de sua existência passada em radiação antiga ou ondas gravitacionais. De qualquer forma, está claro que ainda temos muito a descobrir sobre o universo nas menores e maiores escalas", acrescentou.
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