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As Unificações de Teorias na Física – Parte 2

Física: Conceito e história — By on dezembro 1, 2011 at 19:52

Em física, em especial em física teórica, busca-se sempre unificar teorias aparentemente desconexas ou reformular teorias já existentes com base nos novos resultados experimentais que vão surgindo. Assim, como já dito, o objetivo dos físicos teóricos e experimentais é buscar uma teoria que unifique todos os ramos da física. Antes de falarmos sobre a tão procurada partícula ou bóson de Higgs, serão apresentadas mais algumas unificações ocorridas na física ao longo do tempo, de modo a tornar claro o caminho que se seguiu até a suposição da existência de tal partícula.

Até por volta de 1890, o eletromagnetismo e a óptica eram vistos como dois ramos separados na física. O eletromagnetismo explicava vários fenômenos, como corrente elétrica, deflexão do ponteiro da bússola, entre outros. Já a óptica tratava de problemas relacionados ao caminho percorrido pela luz, sem se preocupar com a fonte dessa luz. Maxwell mostrou nessa época que, se uma carga elétrica fosse acelerada (isto é, se houvesse uma mudança em sua velocidade), ela emitiria energia na forma de radiação eletromagnética (ondas de radio, ondas de calor, raios luminosos, raios-x e raios gama, que só diferem uns dos outros pelo valor do comprimento de onda). Além dessa brilhante unificação entre óptica e eletromagnetismo, Maxwell também foi capaz de calcular a velocidade dessas ondas no vácuo, partindo apenas de duas constantes que representavam as propriedades elétricas e magnéticas no vácuo. Esse valor é o tão conhecido c, a velocidade da luz no vácuo. Maxwell morreu aos 48 anos, não podendo ver sua teoria ser comprovada experimentalmente por Hertz, na Alemanha, 10 anos mais tarde.

Tentando explicar alguns fatos, entre eles o experimento de Michelson-Morley, Einstein propôs seus dois postulados para a construção da teoria da relatividade especial, no qual um deles afirma a constância da velocidade da luz, c, em qualquer referencial. Partindo deste postulado, ele pôde unificar os conceitos de espaço e tempo, bem como o de massa e energia, na tão conhecida equação E = m.c2. Einstein também foi capaz de reformular a teoria da gravidade, no sentido em que, em sua teoria, a curvatura do espaço e tempo determinava a intensidade da gravitação em determinado local. Nesta teoria, a curvatura era determinada pela massa do objeto. Como ilustração, pense em uma bola de gude pesada sobre um colchão. Tal bola de gude irá afundar o colchão nas proximidades, e assim qualquer objeto de tamanho semelhante presente nesta deformação irá em direção à bola de gude. Deste modo, a gravitação era vista de modo geométrico, porém usando outros tipos de geometria, e não a geometria euclidiana.

Após o êxito da relatividade geral em termos de explicar a gravitação, Einstein começou a pensar em uma maneira de unificar sua teoria com o eletromagnetismo, de modo que este poderia ser visto de forma geométrica tal como a relatividade geral. No entanto suas tentativas não foram bem sucedidas. O interessante é que alguns anos antes, Faraday realizou experimentos para tentar unificar a eletricidade com a gravidade, esta ainda newtoniana. Usando pesos, que supunha serem suficientemente grandes, em queda livre, ele esperava detectar uma corrente elétrica que seria detectada por um galvanômetro próximo. Ele de fato não encontrou efeito algum, mas escreveu: Aqui terminam minhas tentativas. Os resultados são negativos. Eles não abalam minha forte crença na existência de uma relação entre gravidade e eletricidade, embora não forneçam prova alguma de que tal relação existe.

Assim, vemos, principalmente pela frase de Faraday, o sonho dos físicos em unificar teorias. Outros cientistas tentaram outras unificações, porém as mais importantes foram mencionadas. Por fim, será explicado no próximo texto a razão de se supor a existência do bóson de Higgs, a partícula responsável pela massa de acordo com as teorias atuais em física nuclear. Tal suposição vem da unificação entre o eletromagnetismo e a força nuclear fraca.

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