Cientistas reunidos no Rio para a LISHEP95—LAFEX International
School in High Energy Physics—estão especialmente atentos a uma
forma extraordinariamente rara de materia. Eles estão ouvindo
relatos de exploradores modernos que representam cerca de oitocentos
fisicos e estudantes do Brasil, Canada, Colombia, Franca, Italia,
India, Japão, Coreia, Mexico, Russia, Taiwan e os Estados Unidos,
engajados na tarefa de encontrar o quark top, e medir suas
propriedades.
Enquanto debatem as evidencias para o top, planejando a nova serie
de estudos experimentais, e teorizando a respeito de seu
significado, os participantes da LISHEP95 testemunham uma revolução
em nossa percepção da natureza: nossas escalas humanas não são mais
favorecidas que outras para a experimentação e compreensão do
universo fisico.
Um aspecto surpreendente da variedade na natureza é que qualquer
exploração de uma ainda desconhecida escala de distancias, de tempo,
ou energias, sempre nos revela fenomenos novos e interessantes.
Nosso universo não é como uma boneca russa ! Quando estudamos a
materia sob condições inusitadas, surpresas estão por toda parte—da
supercondutividade exibida por varios materiais a muito baixas
temperaturas às novas formas de materia criadas nos aceleradores de
particulas a altissimas energias.
Os poetas falam de um distanciamento do mundo—ao encontro de uma
estranheza—para expressar as verdades que fazem uma rocha
impenetravel ou um amor sublime. Como o poeta, o fisico busca uma
investigação que não apenas dá nomes às propriedades da natureza,
mas que traduz sua essencia. Para um verdadeiro entendimento do
mundo à nossa volta, para um completo sorver de suas maravilhas,
devemos nos distanciar de nossa experiencia cotidiana, e olhar esse
mundo com novos olhos.
Os fisicos aprenderam na decada de 20 que para explicar porque uma
mesa é solida ou um metal brilha, é preciso explorar a estrutura
atomica e molecular da materia. Tais dominios são governados não
pelos costumes de nossa vida diaria, mas pelas leis da Mecanica
Quantica. A procura ao quark top relatada no Rio nos faz repensar
como o mundo microscopico influencia o nosso entorno.
é frequente dizer que quarks top foram produzidos em grandes numeros
na fornalha incandescente do Big Bang há cerca de quinze bilhões de
anos, desintegraram-se numa fração de segundo, e desapareceram de
cena até que meus colegas descobrissem como recriá-lo num acelerador
gigantesco perto de Chicago. Seria razao suficiente para o interesse
no top: aprender como ele ajudou a plantar as sementes do universo
primordial que evoluiu no mundo de diversidade e mudancas em que
vivemos. Mas esta não é toda a historia, que ainda confere ao top um
distanciamento que esconde sua real importancia em nossas vidas.
O verdadeiro assombro é que aqui e agora, a cada minuto de cada dia,
o quark top afeta o mundo à nossa volta. Atraves do principio da
incerteza da Mecanica Quantica, quarks top e seus anti-quarks
oscilam entre o nada e uma existencia efemera em nosso mundo. Apesar
de suas visitas virtuais, instantaneas, em tempo emprestado, quarks
top deixam efeitos reais.
Alguns poucos numeros determinam as dimensões e caracteristicas do
mundo cotidiano, do tamanho dos atomos à energia derramada pelo sol.
Há apenas uma geração, tais parametros do cotidiano—a massa do
proton, a massa do eletron, e as intensidades das interações
fundamentais—eram tidos como quantidades primeiras, alem do escopo
da ciencia.
Da mais imediata importancia para os fisicos de particulas é a
influencia que exerce o top sobre as interações nucleares fracas. O
proximo teste crucial virá de medidas precisas das massas do quark
top e dos bosons W, mediadores das interações fracas. Caso
encontradas em acordo com a relação prevista, teremos renovada
confianca de que entendemos como o quark top influencia nosso mundo.
E nosso mundo mesmo, porque as interações fracas governam não
somente as taxas de decaimentos radiativos, mas tambem a intensidade
dos raios de sol sobre a praia de Copacabana.
De fato, a massa do quark top está codificada nas intensidades de
todas as forcas que regulam o nosso cotidiano. Acreditamos que as
interações fortes, fracas e eletromagneticas, todas possuem igual
intensidade quando a uma energia suficientemente alta, a qual
chamamos energia de unificação. As diferencas observadas em nosso
mundo a baixas energias ocorrem porque as interações evoluiram
diferentemente à medida que o universo esfriava. A forma como cada
uma evoluiu depende de suas proprias caracteristicas e do espectro
das particulas que se formam desde as mais altas energias até a
escala de nossa experiencia comum. Já que o top distingue-se como
muito mais massivo que os outros quarks, então exerce uma especial
influencia.
Mas isso não é tudo. A massa do proton é determinada principalmente
pela energia armazenada na forca que mantem unidos os quarks up e
down que o constituem. A intensidade de tal forca entre os quarks é
por sua vez influenciada pelo quark top. Este não é um constituinte
do proton, mas se o top pesasse dez vezes a mais ou a menos, a massa
do proton variaria para mais ou para menos em cerca de vinte
porcento. E tal mundo—nosso mundo—teria um aspecto muito diferente.
Enquanto os fisicos de particulas atuam em situações remotas aos
dominios da experiencia comum para estabelecer as propriedades do
quark top, podemos degustar a realidade de que tais propriedades
estão registradas nas formas de cada flor ou grão de areia, em cada
face humana. Coisas de top!