Supercordas... ativar!

Teoria que vem ao encontro da existência de uma "partícula divina consciencial" no final da escala das partículas subatômicas. De maneira bastante simples e resumida, a teoria das supercordas postula que os quarks, mais ínfima partícula subatômica conhecida até o momento, estariam formados por "supercordas" que, de acordo com sua vibração, dariam a "tonalidade" específica ao núcleo atômico a que pertencem, dando assim as qualidades físico-químicas da partícula em questão. Querer imaginá-las é impossível, por enquanto. Para termos uma ideia:

o planeta Terra é dez a vinte ordens de grandeza menor do que o universo,
e o núcleo atômico é dez a vinte ordens de grandeza menor do que a Terra.
uma supercorda é dez a vinte ordens menor do que o núcleo atômico.

3) Por que supondo cordas como sendo a unidade fundamental da matéria podemos unir a mecânica quântica com a relatividade geral?

Cada partícula fundamental possui uma série de características fundamentais, como massa, carga elétrica, sabor, cor, estranheza, etc... Cor, sabor, etc..., são características intrinsecamente quânticas, sem análogo clássico. Uma teoria fundamental deve prever todas as partículas e suas características fundamentais, e também explicar o por que dessas características. Supondo cordas como a unidade fundamental da matéria, uma ampla gama de características se torna possível, pois as cordas podem ser fechadas, abertas, e cada corda pode ter diferentes modos de vibração. Ou seja, muito mais possibilidades do que supor como unidade fundamental da matéria partículas. E na teoria das supercordas, os físicos encontraram cordas com modos de vibração que correspondem as partículas fundamentais já encontradas, como elétron, quark, neutrino, etc..... e também o gráviton. Essa é a grande vantagem da supercordas, em uma mesma teoria é descrito as partículas fundamentais do modelo padrão (baseado na mecânica quântica) e também o gráviton (descrita de uma forma completamente diferente pela relatividade geral). Assim, a supercordas pode ser o caminho para se unir as duas teorias.

O Mundo Bizarro das SUPERCORDAS

Imagine um universo onde, no lugar das 3 habituais dimensões espaciais que conhecemos, existam 10, 11, talvez 12 dimensões. E tudo o que existe neste universo - partículas, energia, forças, tudo - seja formado por pequenas cordas vibrantes. Parece ficção? Bem, este é como se parece o mundo descrito pela teoria das SuperCordas (superstrings), que se autoproclama a "Theory of Everything" (TOE).

De onde vêm as 4 forças que conhecemos? De onde vêm as partículas que detectamos? Por que as partículas tem carga? Qual é a natureza do espaço-tempo e gravidade?
Nenhuma teoria conseguiu, ainda, encontrar respostas satisfatórias para todas estas perguntas. Está surgindo, entretanto, uma nova forma de olhar para o universo: a teoria das supercordas não só encontra uma elegante resposta unificada, para todas as perguntas acima, como também nos apresenta um mundo muito diferente do qual pensamos viver.

De acordo com a teoria das SuperStrings os ingredientes do universo não são partículas pontuais - tal como aprendemos na escola. Ao contrário, os ingredientes são finos e minúsculos filamentos, que vibram de acordo com sua energia. Estas cordas podem ser abertas ou fechadas (tal como uma borracha de dinheiro). Todas as partículas fundamentais são, na verdade, formadas por filamento(s) que vibram; de acordo com o modo de vibração das cordas, surgem suas propriedades (massa, energia, carga, etc.). Estas cordas são tão pequenas e extremamente rígidas: uma tensão de 1039 toneladas. Vistas com os instrumentos hoje disponíveis, estas cordas pareceriam pontos. Os diferentes padrões vibracionais das cordas dão origem a diferentes massas e diferentes cargas.

Os conflitos na unificação


Buscando a Theory of Everything
Nascem vários problemas quando se tenta combinar a Teoria Geral da Relatividade com a Teoria de Campo Quântica. O primeiro é o surgimento de infinidades nos cálculos quânticos - coisas como probabilidades infinitas ou negativas. Se trocarmos as partículas pontuais por cordas vibrantes, o problema desaparece.
Outro está relacionado ao "tecido" do espaço-tempo. De acordo com a teoria geral da relatividade, o espaço-tempo é, na ausência de um corpo com massa, liso e uniforme. Mas, na teoria quântica, uma olhada mais de perto (na escala do comprimento de Planck) o espaço-tempo se mostraria como um mar rebelde, devido ao "frenesi" quântico - lembra do experimento da partícula na caixa? (John Wheller utilizou o termo "espuma quântica" para definir o universo observado ultramicroscopicamente). Em suma, a noção de uma geometria espacial lisa e uniforme, o princípio central da relatividade geral, é destruída pelas violentas flutuações do mundo quântico em escalas menores. Em outras palavras, ocorre um conflito entre o Princípio da Incerteza de Heisenberg e o Espaço-Tempo de Einstein.

Outras dimensões:

Em 1919, um desconhecido matemático polonês, Theodor Kaluza, teve a coragem de desafiar o óbvio - sugeriu que o universo pode não ter, na verdade, somente 3 dimensões espaciais; pode ter mais! Quando, em abril de 1919, enviou seu artigo, recebeu um não do editor, A. Einstein: "At first glance, I like your idea enormously;(...). I have read through your paper and find it really interesting. (...) On the other hand, I have to admit the arguments do not appear convincing enough: . Mas, em outubro do mesmo ano, Einstein mandou outra carta, autorizando a publicação do artigo.

A teoria das Supercordas clama a existência de mais dimensões- algo entre 10 a 12.
Estas dimensões são curvas e muito pequenas (próximas ao comprimento de Plank) que não as detectamos em nosso nível macroscópico. Dentre todas as dimensões existentes, apenas 4 (o tempo e 3 dimensões espaciais), se expandiram após o Big Bang.
->dimensões curvas? Pense num ponto. Por definição, ele não tem nenhuma dimensão. Se esticarmos este ponto, ele se torna uma linha, com uma dimensão (comprimento). Se aumentarmos a espessura da linha, ela ganha uma nova dimensão - uma dimensão curva, circular. Se quisermos definir a posição de um ponto sobre a linha, precisamos definir sua posição em relação ao comprimento da linha e à sua espessura. Segundo a teoria das supercordas, além das familiares 3 dimensões - largura, comprimento, e altura (x,y,z), o espaço tem mais várias dimensões, todas curvas; a forma deste "amontuado" de dimensões curvas é conhecida como "Calabi-Yau space", em homenagem a dois matemáticos, Eugenio Calabi e Shing-Tung Yau, que, em 1957 e 77, respectivamente, que fizeram descrições matemáticas de espaços multi-dimensionais.
Em suma, quando movemos nossa mão da esquerda para a direita estamos percorrendo, não só uma, mas várias dimensões ao mesmo tempo. Estamos ciente de uma delas; as outras são tão microscópicas que nem o mais potente microscópio pode detectar.

Pontos x Ondas

De acordo com a mecânica quântica, uma partícula e uma antipartícula podem, momentaneamente, aniquilar uma à outra, produzindo um fóton. O lugar da interação é fixo e imutável: independe da posição ou movimento do observador.
Duas cordas podem se colidir e emergir numa terceira corda. Neste caso, o local exato da interação depende da posição e velocidade do observador.

Livro recomendado: Brian Greene - O universo elegante