A resposta à pergunta permanente da menor coisa no Universo evoluiu junto com a humanidade. As pessoas pensavam que os grãos de areia eram os blocos de construção do que vemos à nossa volta. Então o átomo foi descoberto, e foi pensado indivisível, até que foi dividido para revelar prótons, nêutrons e elétrons dentro. Estes também pareciam partículas fundamentais, antes dos cientistas descobrirem que os prótons e nêutrons são feitos de três quarks cada um.

“Desta vez não conseguimos ver nenhuma evidência de que haja alguma coisa dentro dos quarks”, disse o físico Andy Parker. “Será que atingimos a camada mais fundamental de matéria?”

E mesmo que os quarks e electrões sejam indivisíveis, disse Parker, os cientistas não sabem se são os pedaços mais pequenos de matéria existente, ou se o universo contém objectos que são ainda mais minúsculos.

Parker, um professor de física de alta energia da Universidade de Cambridge da Inglaterra, apresentou recentemente um especial de televisão na BBC britânica Two channel chamado “Horizon: How Small is the Universe?”

Strings or points?

Em experiências, pequenas partículas como quarks e electrões parecem agir como pontos únicos de matéria sem distribuição espacial. Mas objetos pontiagudos complicam as leis da física. Porque você pode chegar infinitamente perto de um ponto, as forças agindo sobre ele podem se tornar infinitamente grandes, e os cientistas odeiam infinitos.

Uma idéia chamada teoria das supercordas poderia resolver este problema. A teoria postula que todas as partículas, em vez de serem pontuais, são na verdade pequenas voltas de corda. Nada pode se aproximar infinitamente de um loop de corda, porque estará sempre ligeiramente mais próximo de uma parte do que de outra. Esse “loophole” parece resolver alguns desses problemas de infinitos, tornando a idéia atraente para os físicos. No entanto os cientistas ainda não têm nenhuma evidência experimental de que a teoria das cordas esteja correta.

Uma outra maneira de resolver o problema do ponto é dizer que o espaço em si não é contínuo e suave, mas na verdade é feito de pixels discretos, ou grãos, às vezes chamados de espuma espaço-tempo. Nesse caso, duas partículas não seriam capazes de se aproximar infinitamente uma da outra porque teriam que estar sempre separadas pelo tamanho mínimo de um grão de espaço.

Uma singularidade

Outra forma de resolver o problema do título de menor coisa no universo é a singularidade no centro de um buraco negro. Os buracos negros são formados quando a matéria é condensada num espaço suficientemente pequeno que a gravidade toma conta, fazendo com que a matéria puxe para dentro e para dentro, condensando, em última análise, num único ponto de densidade infinita. Pelo menos, de acordo com as leis atuais da física.

Mas a maioria dos especialistas não acha que os buracos negros são realmente infinitamente densos. Eles pensam que esse infinito é o produto de um conflito inerente entre duas teorias reinantes – relatividade geral e mecânica quântica – e que quando uma teoria da gravidade quântica pode ser formulada, a verdadeira natureza dos buracos negros será revelada.

“Meu palpite é que são bem menores do que um quark, mas não acredito que sejam de densidade infinita”, disse Parker ao LiveScience. “O mais provável é que sejam talvez um milhão de vezes ou até mais do que isso menores do que as distâncias que vimos até agora”.

Isso faria com que as singularidades tenham aproximadamente o tamanho das supercordas, se elas existirem.

O comprimento Planck

Supercordas, singularidades e até mesmo grãos do universo poderiam ser todos do tamanho do “comprimento Planck”.

Um comprimento de Planck é 1,6 x 10^-35 metros (o número 16 precedido por 34 zeros e um ponto decimal) – uma escala incompreensivelmente pequena que está implicada em vários aspectos da física.

O comprimento de Planck é muito e muito pequeno para qualquer instrumento medir, mas além disso, pensa-se que representa o limite teórico do comprimento mensurável mais curto. De acordo com o princípio da incerteza, nenhum instrumento deve ser capaz de medir algo menor, porque nessa faixa, o universo é probabilístico e indeterminado.

Esta escala também é considerada a linha demarcadora entre a relatividade geral e a mecânica quântica.

“Ela corresponde à distância onde o campo gravitacional é tão forte que pode começar a fazer coisas como fazer buracos negros fora da energia do campo”, disse Parker. “No comprimento do Planck esperamos que a gravidade quântica tome conta.”

Talvez todas as menores coisas do universo sejam aproximadamente do tamanho do comprimento do Planck.

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