Quebra fundamental leva Nobel de Física

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8/10/2008

Agência FAPESP – Dois japoneses e um japonês naturalizado norte-americano são os ganhadores do Prêmio Nobel de Física de 2008, segundo anúncio feito nesta terça-feira (7/10) na Suécia.

Yoichiro Nambu, 87 anos, do Instituto Enrico Fermi da Universidade de Chicago, natural de Tóquio, mas que desde a década de 1950 vive nos Estados Unidos, receberá metade do prêmio, “pela descoberta do mecanismo da quebra espontânea de simetria na física subatômica”, segundo o comunicado do comitê do Nobel.

A outra metade do prêmio de 10 milhões de coroas suecas (cerca de R$ 3 milhões) será dividida entre Makoto Kobayashi, 64 anos, da Organização de Pesquisa de Aceleração em Alta Energia, e Toshihide Maskawa, 68 anos, do Instituto Yukawa de Física Teórica da Universidade de Kyoto, “pela descoberta da origem da quebra de simetria, a qual prevê a existência de pelo menos três famílias de quarks na natureza”.

“Graças à quebra de simetria, nós estamos aqui hoje”, disse Gunnar Öquist, secretário-geral da Academia Real de Ciências da Suécia, durante o anúncio do prêmio.

Há séculos os físicos têm tentado descobrir as leis definitivas da natureza por meio da busca por simetrias, ou propriedades que se manifestam da mesma forma mesmo em circustâncias diferentes. Mas, em 1960, Nambu sugeriu que algumas das simetrias poderiam, na realidade, estar escondidas, ou “quebradas”.

Um lápis em pé sobre uma mesa, por exemplo, representa algo simétrico, mas instável, e acabará caindo e apontando para um lado. O princípio passou a integrar a moderna física de partículas. “Temos que procurar por simetrias mesmo quando não as podemos ver”, disse Michael Turner, professor da Universidade de Chicago, ao The New York Times. Turner descreve o colega como “o homem mais humilde de todos os tempos”.

Em 1972, Kobayashi e Maskawa mostraram que se houvesse três gerações de partículas elementares chamadas quarks (os constituintes de prótons e nêutrons), o princípio da quebra de simetria poderia explicar uma enigmática assimetria conhecida como violação de CP.

Trata-se de um produto de duas simetrias: carga (C) e paridade (P). A descoberta, feita em 1964 pelos norte-americanos James Cronin e Val Fitch, deu aos dois o Nobel de Física de 1980. Até então, os cientistas assumiam que se as cargas positivas e negativas nas equações de partículas elementares fossem trocadas o resultado seria o mesmo.

Mas como a natureza funciona de modo diferente, ou seja, ela não se comporta de forma simétrica, isso explicaria por que o Universo é feito de matéria e não de antimatéria, uma das questões que o LCH, o maior acelerador de partículas do mundo, pretende ajudar a responder.

Também em 1964, o físico inglês Peter Higgs usou os conceitos lançados por Nambu para explicar o que tem sido chamado de origem da massa. Segundo ele, as partículas fundamentais obtêm suas massas de um campo invisível que permeia o espaço desde os primórdios do Universo.

Comprovação em 2001

A descrição matemática da quebra de simetria espontânea, feita originalmente por Nambu, mostrou-se extremamente útil. As idéias permeiam o modelo padrão da física de partículas, que unifica os menores blocos formadores da matéria e três (nuclear forte, nuclear fraca e eletromagnética) das quatro forças fundamentais da natureza (a outra é a gravidade) em uma única teoria.

As quebras de simetria são ocorrências espontâneas que aparentemente existem desde o início do Universo. Apesar de terem sido detalhadas em 1972, por Kobayashi e Maskawa, apenas recentemente experimentos comprovaram as idéias.

Em 2001, dois detectores de partículas, um em Stanford, nos Estados Unidos, e outro em Tsukuba, no Japão, detectaram a quebra de simetria, em resultados exatamente iguais ao previsto pelos físicos japoneses três décadas antes.

A quebra de simetria explica a seqüência do próprio Big Bang, a grande explosão que teria originado o Universo há cerca de 14 bilhões de anos. Se quantidades iguais de matéria e de antimatéria tivessem sido criadas, uma deveria ter aniquilado a outra.

Isso não ocorreu por que teria havido uma pequena variação na forma de uma partícula extra de matéria para cada 10 bilhões de partículas de antimatéria. E é a pequena, mas crucial quebra de simetria que garantiu a sobrevivência do Universo.

O Nobel de Química será anunciado nesta quarta-feira (8/10). Os prêmios – cheques, medalhas de ouro e diplomas – serão entregues em 10 de dezembro, aniversário da morte de Alfred Bernhard Nobel (1833-1896), o inventor da dinamite.

Mais informações: http://nobelprize.org.