Qual é a menor coisa do universo?

A resposta à persistente questão 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 ao nosso redor. Então o átomo foi descoberto e considerado indivisível, até que foi dividido para revelar prótons, nêutrons e elétrons em seu interior. Essas também pareciam partículas fundamentais, antes que os cientistas descobrissem que prótons e nêutrons são feitos de três quarks cada.

"Desta vez, não conseguimos ver nenhuma evidência de que haja algo dentro dos quarks", disse o físico Andy Parker. "Alcançamos a camada mais fundamental da matéria?"

E mesmo que os quarks e os elétrons sejam indivisíveis, disse Parker, os cientistas não sabem se são os menores pedaços de matéria que existem ou se o universo contém objetos ainda mais minúsculos. [Gráfico: as partículas mais ínfimas da natureza]

Parker, professor de física de alta energia na Universidade de Cambridge, na Inglaterra, apresentou recentemente um especial de televisão no canal BBC Two do Reino Unido chamado "Horizon: How Small is the Universe?"

Cordas ou pontos - Em experimentos, partículas minúsculas, como quarks e elétrons, parecem agir como pontos únicos de matéria sem distribuição espacial. Mas os objetos pontuais complicam as leis da física. Como você pode chegar infinitamente perto de um ponto, as forças que agem sobre ele podem se tornar infinitamente grandes e os cientistas odeiam o infinito.

Uma ideia chamada teoria das supercordas poderia resolver esse problema. A teoria postula que todas as partículas, em vez de serem pontuais, são na verdade pequenos laços de corda. Nada pode chegar infinitamente perto de um laço de corda, porque sempre estará um pouco mais próximo de uma parte do que de outra. Essa "brecha" parece resolver alguns desses problemas de infinitos, tornando a ideia atraente para os físicos. Mesmo assim, os cientistas ainda não têm evidências experimentais de que a teoria das cordas esteja correta.

Outra maneira de resolver o problema pontual é dizer que o espaço em si não é contínuo e liso, mas na verdade é feito de pixels discretos, ou grãos, às vezes chamados de espuma de espaço-tempo. Nesse caso, duas partículas não seriam capazes de chegar infinitamente próximas uma da outra porque sempre teriam que ser separadas pelo tamanho mínimo de um grão de espaço.

Uma singularidadeOutro candidato ao 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 em um espaço pequeno o suficiente para que a gravidade assuma, fazendo com que a matéria seja puxada para dentro e para dentro, condensando-se em um 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 infinitamente densos. Eles acham 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 puder ser formulada, a verdadeira natureza dos buracos negros será revelada.

"Meu palpite é que (as singularidades dos buracos negros) são bem menores do que um quark, mas não acredito que tenham densidade infinita", disse Parker ao LiveScience. "O mais provável é que sejam um milhão de milhões de vezes ou até mais do que isso, menores do que as distâncias que vimos até agora."

Isso tornaria as singularidades aproximadamente do tamanho de supercordas, se é que existem.

O comprimento de Planck - as cordas superficiais, as singularidades e até mesmo os grãos do universo podem ser mais ou menos do tamanho do "comprimento de Planck". [Tiny Grandeur: Fotos impressionantes dos muito pequenos]

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 envolvida em vários aspectos da física.

O comprimento de Planck é longe demais para ser medido por qualquer instrumento, mas além disso, acredita-se que represente o limite teórico do menor comprimento mensurável. De acordo com o princípio da incerteza, nenhum instrumento deveria ser capaz de medir algo menor, porque nessa faixa, o universo é probabilístico e indeterminado.

Essa escala também é considerada a linha de demarcação entre a relatividade geral e a mecânica quântica.

"Corresponde à distância em que o campo gravitacional é tão forte que pode começar a fazer coisas como fazer buracos negros com a energia do campo", disse Parker. "No comprimento de Planck, esperamos que a gravidade quântica assuma o controle."

Talvez todas as menores coisas do universo tenham aproximadamente o tamanho do comprimento de Planck.

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