O bóson de Higgs já podia ter acabado com o Universo

Lucien Heurtier, pesquisador de pós-doutorado na King’s College London, traz um novo apontamento sobre a existência do Campo de Higgs e sua partícula bóson.

Apesar da aparente estabilidade do Universo, que existe há incríveis 13,7 bilhões de anos, diversos experimentos indicam que ele está em perigo – à beira de um abismo perigoso. Isso se deve à instabilidade de uma partícula fundamental: o bóson de Higgs.

Em um novo estudo realizado por ele e seus colegas, recentemente aceito para publicação na revista Physical Letters B, demonstrou-se que alguns modelos do Universo primitivo, que incluem buracos negros primordiais leves, provavelmente estão equivocados, pois teriam ativado o bóson no campo de Higgs para destruir o Cosmo.

Bóson de Higgs

Via Neural Love

O bóson de Higgs é responsável pela origem da massa e das interações entre as partículas conhecidas. Isso acontece devido às interações das partículas elementares com um campo específico, chamado campo de Higgs.

A existência do bóson de Higgs implica na existência desse campo. Podemos imaginar esse campo como um reservatório de água calma no qual estamos imersos.

Suas propriedades são uniformes em todo o Universo, resultando em massas e interações consistentes em toda parte. Essa uniformidade permite observar e descrever a mesma física ao longo do tempo, possibilitando aos astrônomos estudar o passado.

No entanto, é possível que o campo de Higgs não esteja no estado de energia mais baixo possível. Isso implica que ele poderia potencialmente mudar de estado, passando para um estado de energia mais baixo em uma região específica.

No entanto, se isso ocorresse, as leis da física seriam drasticamente modificadas. Essa alteração representaria o que os cientistas chamam de transição de fase.

É semelhante ao processo de transformação da água em vapor, formando bolhas durante o processo. Uma transição de fase no campo de Higgs geraria bolhas de baixa energia no espaço, com uma física completamente distinta.

Dentro de uma dessas bolhas, a massa dos elétrons sofreria uma mudança abrupta, assim como suas interações com outras partículas.

Os prótons e nêutrons, que constituem o núcleo atômico e são compostos por quarks, também se deslocariam de forma súbita.

Em essência, qualquer indivíduo que testemunhasse essa mudança provavelmente não seria capaz de descrevê-la.

Risco constante

Medições recentes de pesos de partículas do Grande Colisor de Hádrons (LHC) no Cern indicam a possibilidade desse evento. No entanto, não é motivo para alarme: isso só poderá ocorrer daqui a alguns milhares de bilhões de anos após nossa aposentadoria.

Por isso, nos corredores dos departamentos de física de partículas, os especialistas costumam dizer que o Universo não é instável, mas sim “metaestável”, já que o fim do mundo não está próximo.

Para que uma bolha se forme, o campo de Higgs precisa de uma razão válida. Devido à mecânica quântica, a teoria que governa o microcosmo de átomos e partículas, a energia do Higgs está constantemente em flutuação.

É estatisticamente viável (embora improvável, e é por isso que leva tanto tempo) que o Higgs forme uma bolha ocasionalmente.

No entanto, a situação muda na presença de fontes externas de energia, como campos gravitacionais intensos ou plasma quente (uma forma de matéria feita de partículas carregadas): o campo pode usar essa energia para criar bolhas mais facilmente.

Assim, embora não seja esperado que o campo de Higgs forme muitas bolhas atualmente, uma questão importante na Cosmologia é se os ambientes extremos logo após o Big Bang poderiam ter desencadeado essa formação de bolhas.

No entanto, quando o Universo estava extremamente quente, embora houvesse energia disponível para auxiliar na formação das bolhas de Higgs, os efeitos térmicos também estabilizaram o Higgs ao alterar suas propriedades quânticas.

Portanto, esse calor não poderia causar o fim do Universo, o que provavelmente explica por que ainda estamos aqui.

Buracos negros primordiais

A recente pesquisa revelou a presença de uma fonte de calor constante que provoca o borbulhamento, sem os efeitos térmicos estáveis observados nos primeiros dias após o Big Bang.

Essa fonte é representada pelos buracos negros primordiais, que surgiram no Universo primitivo a partir do colapso de regiões extremamente densas do espaço-tempo.

Diferentemente dos buracos negros convencionais, formados pelo colapso de estrelas, os buracos negros primordiais podem ser muito pequenos, com massa equivalente a um grama.

A existência desses buracos negros leves é prevista por diversos modelos teóricos que descrevem a evolução do Cosmos logo após o Big Bang, incluindo alguns modelos de inflação que sugerem um rápido aumento do Universo logo após.

Via Flickr

No entanto, a confirmação dessa presença apresenta uma importante ressalva: Stephen Hawking provou nos anos 70 que, devido à mecânica quântica, os buracos negros desaparecem gradualmente, liberando radiação por meio de seu horizonte de eventos.

Essa é a fronteira além da qual nem mesmo a luz consegue escapar de sua atração gravitacional, fenômeno conhecido como radiação Hawking.

Hawking revelou que os buracos negros atuam como fontes de calor no cosmos, com uma temperatura que varia inversamente com sua massa. Isso indica que os buracos negros mais leves são mais quentes e evaporam mais rapidamente do que os mais massivos.

Improvável

Especificamente, se buracos negros primordiais com massa inferior a alguns milhares de bilhões de gramas surgiram no início do Universo (10 bilhões de vezes menos massivos do que a Lua), conforme sugerem diversos modelos, eles já teriam desaparecido.

Na presença do campo de Higgs, esses elementos agiriam como elementos estranhos em uma bebida gaseificada – auxiliando o líquido na formação de bolhas de gás, contribuindo para sua energia através da gravidade e da temperatura ambiente, que vem da radiação Hawking.

Quando os buracos negros primordiais se dissipam, eles aquecem o Universo localmente. Eles se desenvolvem em áreas de calor intenso que podem ser mais quentes do que o Universo ao redor, mas ainda mais frias do que sua temperatura típica de Hawking.

O que demonstraram, por meio de cálculos analíticos e simulações numéricas, é que, devido à presença dessas regiões quentes, elas causariam constantes perturbações no campo de Higgs.

No entanto, continuamos aqui. Isso indica que é altamente improvável que tais elementos tenham existido. Na verdade, todos os cenários cosmológicos que sugerem sua presença devem ser descartados.

Caso evidências de sua existência passada sejam encontradas em radiação antiga ou ondas gravitacionais, a situação pode se tornar ainda mais interessante.

Isso sugeriria que há aspectos desconhecidos do Higgs, algo que o impede de se desintegrar na presença de buracos negros primordiais em evaporação.

Essa descoberta poderia apontar para a existência de partículas ou forças completamente novas. De toda forma, é evidente que ainda há muito a ser explorado sobre o Universo em escalas tanto menores quanto maiores.

Fonte: Superinteressante

Imagens: Neural Love, Flickr