O LHC pode provar a teoria das cordas?

Quando o Large Hadron Collider foi ativado pela primeira vez em 2008, havia possibilidades aparentemente infinitas – e ideias – para o que ele poderia encontrar. Talvez detectasse o indescritível bóson de Higgs , o que ajudaria os cientistas a confirmar como outras partículas ganham massa. Talvez descobrisse uma série de novas partículas que dariam aos físicos não apenas a confirmação da supersimetria, mas também uma bonança de nova ciência para estudar. Talvez isso criasse um novo universo onde não havia problema em comer Cheetos no jantar e prótons se parecessem com Froot Loops.

Algumas dessas possibilidades eram mais prováveis ​​do que outras. E alguns deles (ahem) estavam, de fato, fora do escopo do LHC. Enquanto os opositores previam que os mini Big Bangs do LHC criariam buracos negros que destruiriam o mundo e comeriam o universo como tantos Cheetos no jantar, a verdade é que não havia muitas teorias que o LHC pudesse provar ou refutar.

E em termos desse escopo: Não, o LHC não vai provar a teoria das cordas – mas pode fornecer evidências para apoiar ideias que são centrais para a teoria das cordas.

Pense assim: estou andando e vejo um túnel. Eu acho que aquele túnel pode ter algum tipo de riacho passando por ele, então eu jogo uma bola e vejo o que acontece quando ela sai do outro lado. Se a bola sair encharcada, posso dizer que apoia totalmente a minha teoria de que o túnel continha um riacho. Mas alguém poderia dizer que isso apóia a teoria de que há um sprinkler no túnel. Ainda outro poderia dizer que está realmente chovendo no túnel, e uma bola molhada é o que prova isso.

A única coisa que podemos dizer com certeza é que a bola molhada apóia todas essas teorias e talvez exclua a teoria de que o túnel está totalmente seco. No LHC, físicos com ideias muito díspares estão procurando por declarações “a bola está molhada” para apoiar – ou refutar – teorias sobre como as partículas (e o universo) funcionam. Uma dessas teorias é a teoria das cordas.

A teoria das cordas basicamente diz que as partículas são compostas de energias que se assemelham a cordas vibrantes. As vibrações distintas das cordas criam todas as diferentes partículas e forças. Então, fundamentalmente, toda matéria e forças no universo são feitas dessas cordas vibrantes [fonte: Greene ]. Mas aqui está um fato divertido: a teoria das cordas não se torna realmente uma teoria unificadora – uma que pode explicar a origem de cada força e partícula no universo – a menos que o universo também tenha mais de três dimensões. O que, você sabe, é difícil conseguir que muitos físicos apertem as mãos.

E por um bom motivo. Não sendo Hogwarts, não podemos simplesmente aparatar em outra dimensão para verificar se está realmente lá. Só podemos olhar ao redor e ver três dimensões observáveis ​​à nossa frente. Mas você pode se convencer a acreditar se pensar nas dimensões como muito, muito pequenas... talvez elas sejam pequenas demais para serem vistas.

Isso cria um problema: se as dimensões necessárias são muito pequenas para serem vistas, como diabos podemos esperar observar – ou mesmo testar uma hipótese sobre – a teoria das cordas?

É aí que entra o LHC. Há algumas ideias sendo cogitadas para testar algumas das características da teoria das cordas. Uma é bem direta: o modelo mais simples da teoria das cordas prevê a existência de partículas superparceiras. Basicamente, estes são parceiros muito mais pesados ​​para os quarks e léptons do Modelo Padrão que os físicos já observaram, e eles uniriam força e matéria. Os físicos esperavam encontrar superparceiros na mesma massa do Higgs, mas ainda não o fizeram. Assim, o LHC está fazendo o possível para tentar encontrar essas partículas superparceiras, tanto em suas últimas colisões de prótons quanto em experimentos futuros em energias ainda mais altas. A "bola molhada" neste caso - partículas superparceiras - também apoiaria a teoria das supersimetrias, que está conectada, mas separada da teoria das cordas.

O LHC também pode entrar em busca dessas dimensões ultra-minúsculas que teriam que existir para que a teoria das cordas funcionasse como uma teoria unificada. Se essas dimensões existissem, estaríamos nadando nelas. O LHC pode colidir prótons para produzir novas partículas – exatamente como está fazendo. Somando a energia das partículas formadas nas colisões e subtraindo-a da energia das partículas pré-colisão, podemos dizer se parte da energia é MIA. Se for, poderemos dizer: "Ei, não sabemos para onde foi essa energia - mas talvez esteja em outra dimensão".

Desta vez, a bola molhada é a diferença de energia antes e depois da colisão. Novamente, isso não estaria "provando" a teoria das cordas ou mesmo dimensões extras. Mas seria uma descoberta científica que apoiasse algumas das coisas necessárias para que a teoria das cordas funcionasse.

O que não podemos prever é se a teoria das cordas amadurecerá em uma hipótese científica que podemos testar ou observar. No momento, uma das razões pelas quais é tão controverso é que muitos físicos não acham que é possível testar e, mais importante, eles não acham que é possível provar que é falso. Alguns na comunidade de físicos se sentem confortáveis ​​em dizer que a teoria das cordas não é falsificável [fonte: Nature Physics ]. (Isso significa que você precisa ser capaz de refutar a hipótese, não apenas confirmá-la.)

Assim, embora possamos estar razoavelmente certos de que não, o LHC não vai provar que a teoria das cordas é verdadeira usando colisões de prótons, os físicos podem encontrar alguma evidência que não prove que ela está errada.

Nota do autor: O LHC pode provar a teoria das cordas?

Escute, estou tão apavorado quanto o próximo cara a dizer que a teoria das cordas é boa ou ruim. Os físicos são loucos por isso, em ambos os lados da moeda. Para saber mais sobre a teoria das cordas ou a controvérsia em torno dela, confira as fontes para leitura adicional.

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