Algum dia será possível determinar qual é a menor partícula do Universo?

Na matemática é possível tratar e operar tanto com quantidades infinitamente grandes como pequenas. Assim, quando se tratando do infinitamente pequeno, temos a definição de “ponto”, que é descrito como um elemento desprovido de dimensão, volume ou área, ou seja, ele não tem tamanho e determina uma posição no espaço. No entanto, apesar de não terem dimensão, os pontos são fundamentais nos cálculos matemáticos.

Já na física, por outro lado, quando se tratando de objetos reais, se estes são tão pequenos — menores do que os Quarks, por exemplo, que são elementos básicos que constituem a matéria —, as fórmulas não funcionam, trazendo resultados estranhos, normalmente infinitos. Portanto, quando tentamos descrever algo da proporção de um ponto reagindo às forças presentes em um espaço minúsculo, as coisas se complicam.

Embora os matemáticos se sintam totalmente confortáveis em lidar com tamanhos e distâncias infinitamente pequenas, os físicos se perguntam se existe um limite para o menor objeto possível ou, ainda, se existe um espaço infinitamente pequeno. Se considerarmos a gravidade nessas condições, em dimensões infinitamente pequenas, essa força se torna infinita, destruindo o “tecido” que forma o espaço e criando uma espuma de buracos negros.

Pontos

Fonte da imagem: Reprodução/CERN

No decorrer da História, a humanidade descobriu — com os gregos — que a matéria era formada por átomos e, mais tarde (com J.J. Thomson), que os átomos são compostos por elétrons. Depois, na década de 30, Walton e Cockcroft, uma dupla de físicos britânicos, conseguiram separar o núcleo atômico com um acelerador de partículas. Esse foi apenas o começo...

De lá para cá, através de sucessivos experimentos e do desenvolvimento tecnológico — e da construção de aceleradores de partículas cada vez mais potentes —, descobrimos que os núcleos dos átomos são formados por prótons e neutros, e que esses, por sua vez, são compostos pelos quarks.

Entretanto, apesar de tudo indicar que os blocos básicos que formam a matéria sejam “partículas”, ainda não foi possível dividir os quarks e os elétrons através dos aceleradores de partículas atuais.

Teorias

Fonte da imagem: Reprodução/CERN

Para contornar esse problema e conseguir lidar com proporções e espaços infinitamente pequenos, a física quântica se apoia em algumas alternativas paralelas — as teorias —, como a da dualidade Onda-Partícula ou o Princípio da Incerteza de Heisenberg, que trata da impossibilidade em se determinar simultaneamente qual é a velocidade (ou energia) e a posição de uma partícula em um determinado instante.

Existem duas teorias — que ainda não foram comprovadas na prática — nesse sentido. Uma delas supõe que a menor “coisa” que existe no Universo é muito menor do que os quarks. Na verdade, essa coisa seria algo real e palpável, com dimensão finita, embora muito, muito menor do que a de qualquer partícula conhecida, e foi tentando comprovar essa teoria que o Bóson de Higgs foi descoberto.

Fonte da imagem: Reprodução/CERN

A outra teoria é a das cordas e supercordas, na qual os físicos teorizam que, em vez de partículas, as menores coisas no Universo seriam cordas infinitamente finas — mas com algum comprimento — que estariam vibrando como as cordas de um violino. Cada tipo de vibração corresponderia a uma partícula descrita pelo modelo padrão, ou seja, a um elétron, um quark e assim por diante, isso sem contar que nessas teorias se trabalha com a ideia de até onze dimensões, o que sugere a possibilidade de que existam universos paralelos.

Respostas?

Contudo, apesar de serem fascinantes e de potencialmente explicarem qual é, afinal, a menor coisa que existe no Universo — e qual seria o elemento fundamental que compõe a matéria —,essas teorias, para que sejam comprovadas, precisam ser replicadas em laboratório. E embora a física tenha avançado bastante nas últimas décadas, ainda estamos longe de responder a questões como “quão infinitamente grande” e “quão infinitamente pequeno” é o Universo.