"Uma Introdução à Teoria das Supercordas"

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spica "Uma Introdução à Teoria das Supercordas"

Mensagem  Freesailor em Sab 20 Out 2012, 17:02

Very Happy Olá, pessoal! Very Happy
O assunto abaixo é muito interessante e foi extraído do INAPE, sendo de autoria de Emerson R. Perez, out/2011. Vale a pena dar uma boa lida:
"Uma Introdução à Teoria das Supercordas.
O Universo ao seu alcance — Por Emerson Roberto Perez.
Atualmente, não podemos mais definir o átomo como sendo o constituinte fundamental da matéria como antigamente se imaginava, pois ele consiste de um núcleo que compreende as partículas dos prótons e dos nêutrons e de um enxame de elétrons orbitando este núcleo. Ou seja, o átomo não é mais indivisível.
Um Próton pode ser definido como sendo uma partícula com carga positiva encontrada no núcleo de um átomo. Já um nêutron, é uma partícula também encontrada tipicamente no núcleo de um átomo, mas que se encontra eletricamente neutra. Um elétron pode ser descrito como sendo uma partícula fundamental encontrada geralmente orbitando o núcleo de um átomo e que possui carga negativa. O elétron é muito menor em tamanho e massa do que os prótons e os nêutrons.
Antigamente acreditava-se que os prótons, nêutrons e elétrons fossem as menores partículas encontradas no Universo.
Hoje sabemos que prótons e os nêutrons são compostos por 3 quarks cada um. Os quarks são partículas que agem apenas na força nuclear forte que se encontra nos núcleos atômicos. Esses quarks encontram-se divididos em seis variedades (up, down, charm, strange, top e botton) e três cores (vermelho, verde e azul). Claro que as cores e suas variedades, são apenas nomes referenciais para diferenciar um do outro de acordo com suas características físicas.
Um próton é formado por três quarks: sendo, dois quarks up e um quark down (uud).
Já um nêutron, também é formado por três quarks: sendo, dois quarks down e um quark up (udd).
Esta combinação dos quarks é que origina as partículas diferenciadas. Mas, a pergunta que sempre se faz é: Seriam os quarks as menores partículas existentes no Universo?
Segundo a Teoria das Supercordas, não!
Essa Teoria nos diz que as menores partículas existentes não podem ser pontuais como pensávamos que deveriam ser, mas sim, cordas!
Essas cordas é que dariam origem aos quarks de acordo com seus movimentos vibracionais e exatamente esses movimentos vibracionais variados é que dariam origem a diferentes partículas.
Uma analogia clássica é imaginar essas cordas como sendo as cordas de um violino emitindo notas musicais de acordo com sua vibração. Para cada nota há uma vibração especifica. No mundo microscópico das cordas da Teoria das Supercordas, seriam vibrações específicas para formar as diferentes partículas fundamentais, as que hoje são conhecidas e as que ainda não são conhecidas, pois a Teoria das Supercordas prevê matematicamente a existência de outras partículas que ainda não as detectamos pelo Universo e muito menos em nossos aceleradores de partículas aqui na Terra.
Uma dessas partículas ainda não detectadas seriam os Grávitons, que são os quanta da Força da Gravidade – Os mensageiros gravitacionais!
Como já vimos, as menores partículas existentes no Universo não podem ser pontuais como sempre imaginamos. Segundo a Teoria das Cordas, elas são um tipo de cordas estendidas ou fechadas. Através de sua vibração é que se formam todas as partículas que existem hoje dentro das 4 Forças Fundamentais. A Teoria das Cordas junto com Super-Simetria, e a Gravidade Quântica (Super Gravidade), formam a chamada Teoria das Super-Cordas!
Vejamos como está hoje o panorama das 4 Forças Fundamentais e suas áreas de atuação, além de vermos também quais são as partículas mensageiras, ou os quanta de cada uma dessas forças.
O quadro a seguir nos mostra as 4 Forças e suas características principais:
Força Nuclear Forte Força Nuclear Fraca Força Eletromagnética Gravidade
Partícula Mensageira (1 quanta da força) Glúon W + W – Z° Fóton Graviton (ainda não detectado)
Área de Atuação Quarks e Glúons Quarks, elétrons e Neutrinos Quarks e partículas mensageiras da força nuclear fraca Todas
Este quadro está bem simplificado, mas nos dá uma idéia geral sobre como agem essas 4 Forças Fundamentais. Percebe-se que a Gravidade se destaca, além de agir em todas as áreas, sua partícula mensageira, o Gráviton, ainda não pode ser detectado. Se eles não existirem, a Teoria das Supercordas está comprometida seriamente!
Calcula-se, que nos próximos 30 anos, ainda não teremos tecnologia suficiente para comprovarmos a Teoria das Supercordas.
Saindo do domínio das 4 Forças Fundamentais (se é que isso seja possível), vamos penetrar um pouco mais no mundo fascinante das Cordas.
Sabe-se pela previsão da Teoria das Cordas que, através das vibrações que podem ocorrer em sentidos diferentes, elas acabam por formar um mundo chamado de “zoológico quântico”.
Trata-se de uma analogia ao mundo da Biodiversidade. A tensão de cada corda é que define sua energia e conseqüentemente, qual partícula fundamental dará origem.
Observamos a seguir, alguns dos tipos de vibração previstos pela Teoria das Cordas:

Podemos concluir que, teremos sempre uma gama muito grande de possibilidades de origem de partículas fundamentais diferentes, pois as vibrações podem ocorrer de várias maneiras. Aqui a comparação com as notas musicais emitidas pelas cordas de um violino, fica bem colocada.
A tensão das cordas do violino define suas notas. A tensão nas cordas da Teoria das Cordas, define suas partículas fundamentais.
A grande questão da Teoria das Cordas unida à da Supergravidade, é que ela funciona em um Universo de dimensões adicionais. Isto quer dizer que, para existirem as cordas, temos de ter um espaço com mais dimensões do que conhecemos hoje. Estão previstas, pelo menos, 11 dimensões nesta Teoria.
A pergunta é: Onde estariam essas dimensões adicionais de espaço?
Seriam dimensões recurvadas para dentro das 3 dimensões espaciais que conhecemos (altura, comprimento e largura), ou seja, muito pequenas para serem detectadas hoje. Matematicamente, elas existem, mas, nosso cérebro não consegue sequer fazer qualquer idéia de como seria um espaço com essas dimensões extras.
Onde conseguir encaixá-las?
Como na Teoria das Supercordas se admite dimensões adicionais de espaço, precisamos entender onde encontrar tais dimensões e como elas seriam apresentadas as nossas compreensões. Temos de imaginar, uma situação bem simples de nosso cotidiano, para podermos entender a existência de dimensões extras de espaço.
Por exemplo:
Imagine um fio esticado. Você pode caminhar sobre esse fio apenas para frente e para trás. Podemos definir esse fio como um objeto Unidimensional.
Agora, imagine que existe uma formiguinha caminhando neste mesmo fio. Ela pode se mover para frente e para trás, mas também pode se mover para direita e para esquerda desse fio. Para esta formiguinha, o fio é Bidimensional, pois possui duas dimensões.
Vamos um pouco mais além… Neste momento, pousa uma pequena mosca sobre o fio. Ela repete os movimentos da formiguinha, mas, possui a qualidade de voar, ou seja, ela pode se mover também para cima e para baixo do fio. Esta mosca se move num espaço Tridimensional em relação ao mesmo fio que nós podemos nos mover apenas para frente e para trás!
Apesar de bem simples, esta idéia do fio Unidimensional, nos mostra a gama de possibilidades de dimensões extras que não percebemos a nossa volta.
As prováveis dimensões adicionais de espaço, caso realmente existam, estão enroladas dentro de um Cubo Tridimensional e são muito pequenas.
Acredita-se que nos próximos anos, poderemos tentar comprovar a existência de alguma dessas dimensões extras através da Força da Gravidade.
Sendo esta Força, a única força que atua em todas as regiões do Universo, acredita-se que seja através de variações na Gravidade que poderemos detectar essas pequenas dimensões.
É prevista a existência de 10 dimensões espaciais e 1 temporal, totalizando um universo de 11 dimensões para o mundo quântico das cordas vibracionais.
A tão sonhada Teoria M pode ser a Teoria das Supercordas, que é uma junção das 5 Teorias das Cordas (5 tipos diferentes de cordas), mais a Supersimetria e mais a Supergravidade. Matematicamente, essas teorias parecem que se combinam, fazendo com que também se consiga combinar a Mecânica Quântica e a Relatividade Geral de Einstein, se as cordas realmente existirem.
Mas ainda faltam muitas comprovações para que a Teoria das Supercordas possa realmente vir a ser aceita completamente. E todos os problemas para sua comprovação estão exatamente nossa dificuldade tecnológica atual para se enxergar o mundo quântico. Muitos físicos apostam que ainda serão necessários muitos anos para conseguirmos comprovar ou não comprovar todas essas teorias.
Como sempre, somente o tempo irá nos dizer. Enquanto esperamos, vamos tentar entender um pouco mais sobre a Teoria das Supercordas e tudo que ela possa prever.
A Teoria das Cordas é composta por 5 Teorias diferentes, mas todas relacionadas entre si, formando a Teoria das Supercordas. Vamos então descrever quais são essas 5 Teorias das Cordas:
• Teoria das Cordas Tipo I = envolve cordas abertas e fechadas.
• Teoria das Cordas Tipo IIA = envolve cordas fechadas com padrões vibratórios que obedecem à simetria esquerda-direita.
• Teoria das Cordas Tipo IIB = envolve cordas fechadas com padrões vibratórios esquerda-direita assimétricos.
• Teoria Heterótica-O = envolve cordas fechadas cujas vibrações à direita assemelham-se à das Cordas Tipo II (A e B) e cujas vibrações à esquerda envolvem as das Cordas Bosônicas (primeira versão da Teoria das Cordas).
• Teoria Heterótica-E (chamada também de E8xE8) = também envolve cordas fechadas cujas vibrações à direita assemelham-se à das Cordas Tipo II (A e B) e cujas vibrações à esquerda envolvem as das Cordas Bosônicas.
As teorias Heteróticas O e E diferem sutilmente uma da outra, mas de forma importante e ainda a ser estudada.
A maneira de se realizar as vibrações e se são cordas abertas ou fechadas é que diferem essas 5 teorias uma das outras.
Teoria das Cordas é uma forma abreviada de chamarmos a Teoria das Supercordas. Podemos definir expressamente então a Teoria das Cordas da seguinte maneira:
É a Teoria Unificada do Universo que postula que os componentes fundamentais de nossa natureza não são formados por partículas puntiformes e de dimensão zero (como sempre se acreditou), mas formadas por filamentos mínimos e unidimensionais (que possui 1 dimensão) denominados cordas.
Esta Teoria consegue unir harmoniosamente a Mecânica Quântica com a Relatividade Geral.
Esta unificação é algo que parecia impossível até então. Mas, ainda estamos longe de podermos comprovar a existências desses filamentos unidimensionais. De qualquer forma, o caminho parece ser acertado, por mais bifurcações que se encontre. A Teoria das Cordas promete revolucionar toda a maneira de se pensar nosso Universo!
A Teoria M une a Teoria das Cordas com a Teoria da Simetria e também da Supergravidade em 11 dimensões. Todas elas fazem parte do longo caminho a ser traçado ainda pelos Físicos Quânticos até a descoberta final. Se é que existirá uma descoberta final.
O Universo parece que sempre nos diz que existe algo mais além do que supomos. Então, provavelmente, ainda virão novas visões, novas informações, novos físicos que nos farão repensar tudo novamente e quem sabe alterar todas as Teorias e assim, ficarmos confinados num eterno labirinto de Teorias.
Este é sem dúvida, um jogo de dados até agora!
Temos como grande exemplo disso tudo, o Princípio da Incerteza de Heisenberg, que é um princípio da Mecânica Quântica segundo o qual nos diz que há aspectos em nosso Universo, como por exemplo a posição e a velocidade de uma partícula, que não podem ser conhecidos com precisão total ao mesmo tempo. Se você mede com precisão a velocidade, você terá imprecisão na posição e vice-versa. Esses aspectos estranhos de nosso Universo se tornam mais pronunciados à medida que as escalas de distâncias e de tempo em que são considerados tornam-se menores (microscópicos).
As partículas e seus respectivos campos ondulam e saltam entre todos os valores possíveis de maneira coerente com a incerteza quântica, nos dizendo que o mundo microscópico é um verdadeiro mar frenético e violento de flutuações quânticas.
Dentro deste Princípio da Incerteza, temos que quanto menor for a distância espacial, maior seria a flutuação quântica.
Ou seja, o próprio espaço-tempo (de 4 dimensões, sendo elas: 3 espaciais caracterizando direito-esquerda, frente-atras e acima-abaixo e a dimensão temporal caracterizando o eixo do passado-futuro), se torna incerto em sua escala mínima, podendo aparecer e desaparecer em algumas partículas fundamentais, chamadas de partículas virtuais, com uma freqüência muito maior.
Essas partículas têm um período de existência muito pequeno, estando sempre bem abaixo de 1 segundo!
Mas, qual é esta distância mínima?
A esta distância, chamamos de Distância de Planck, que equivale a 10ֿ³³ centímetros.
Podemos definir a Distância de Planck como sendo um quanta do próprio espaço-tempo?
Em minha opinião, sim. Esta seria uma quantização do espaço!
O tamanho de uma Corda dentro da Teoria das Cordas equivale a aproximadamente a Distância de Planck.
Daí a grande dificuldade de podermos detectar essas Cordas com nossa tecnologia atual que se encontra muito longe de atingir a possibilidade de observarmos esta distância tão ínfima para nós seres humanos.
O mesmo ocorre com a questão da detecção das dimensões extras, já que elas também devem ter tamanhos espaciais próximos a Distância de Planck.
Conclusão:
Apesar de todas as possibilidades apresentadas pela Teoria das Supercordas, temos de aguardar até atingirmos tecnologia suficiente para podermos comprovar esta maravilhosa teoria, que poderá se tornar a Teoria da Unificação de todo nosso Universo. Pensarmos num mundo harmônico, vibrando com Cordas e definindo todo o destino de nosso Universo e de nossas vidas, realmente é algo fascinante, mas ainda longe de uma comprovação. Tentar encontrar as dimensões extras, os Grávitons (Mensageiros da Gravidade) entre outras partículas fundamentais previstas por esta Teoria, será o nosso maior desafio desse século, senão dos séculos seguintes.
Mesmo que a Teoria das Supercordas não venha a ser comprovada, ela já tem seu registro na história da evolução do pensamento científico contemporâneo, pois a partir dela, muitos de nossos dogmas foram quebrados, dizimados e deixados para trás como lembranças vagas de nossas vidas. A compreensão da Física das Possibilidades nos ajuda a rever o mundo, a rever nosso modo de viver e de observar tudo a nossa volta. Alias, observar, ser um observador é se tornar parte fundamental de um mundo de possibilidades, de um mundo verdadeiramente quântico!
Mas, se essa intrigante teoria estiver correta e vir a ser comprovada num futuro ainda incerto, poderemos ter o privilégio de saber que nós participamos desse salto quântico do pensamento humano que, com certeza, nos levará para os confins de nosso imenso e misterioso Universo!"

Fonte: INAPE - Instituto de Astronomia e Pesquisas Espaciais

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spica Re: "Uma Introdução à Teoria das Supercordas"

Mensagem  Bruno em Sab 20 Out 2012, 21:00

Emerson R. Perez escreveu: "Onde estariam essas dimensões adicionais de espaço?"
"Matematicamente, elas existem"
"Pensarmos num mundo harmônico nos levará para os confins de nosso imenso e misterioso Universo!"
Acredito que não encontraremos fora da matemática a harmonia no universo enquanto houver algo nele que concorra para a instabilidade.


Última edição por Bruno em Sab 20 Out 2012, 22:51, editado 1 vez(es)
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spica Retificando o escrito pelo Confrater Bruno

Mensagem  Freesailor em Sab 20 Out 2012, 21:59

"As distâncias no Universo são tão grandes e inimagináveis, impondo perplexidade às mentes mais audaciosas. Quando olhamos o brilho de uma estrela, estamos contemplando o passado, em razão de sabermos que a luz que ora nos chega, possivelmente retrata a história de um corpo celeste que não existe mais e cuja luz, vencendo o abismo das distâncias lampeja-lhe diante dos olhos, dando notícia de um tempo que já se extinguiu."
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spica Introdução à Teoria das Supercordas

Mensagem  Freesailor em Seg 22 Out 2012, 13:48

Olá, pessoal!
Desculpem-me, esqueci de mencionar o site responsável pelo artigo acima. Portanto, segue abaixo o endereço eletrônico do mesmo:

http://www.inape.org.br/colunas/universo-seu-alcance/introducao-teoria-supercordas-parte-1

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spica Re: "Uma Introdução à Teoria das Supercordas"

Mensagem  Bruno em Seg 22 Out 2012, 15:23

Tudo bem Freesailor, é sempre bom indicar o site para alguma busca, entretanto damos mais valor aqui ao conteúdo do post do que aos excessos de rigidez e formalidades.
Tranquilo parceiro.

Bruno
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spica Re: "Uma Introdução à Teoria das Supercordas"

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