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Seriam Ovelhas Elétricas Axiônicas? (Parte I)

por em 05/06/2018 em Ciência | Nenhum comentário

Seriam Ovelhas Elétricas Axiônicas? (Parte I)

Sim, caros leitores, estou de volta para mais uma divagação.  Dessa vez darei uma pequena pausa na jornada que comecei a quase um ano e irei partir para um exercício narcisístico sobre o último trabalho que colaborei nessa muitas vezes excitante vida acadêmica. Porém acredito que muitos de vocês que leem esses textos têm interesse ou curiosidade de entender como funciona o trabalho de um físico teórico. 

Muito bem, antes de tudo, seria interessante situar o caro leitor que não conhece muito bem o papel do físico teórico. Para isso vou contar a história do Dirac e a descoberta do pósitron de maneira bem simples e resumida, mesmo com termos que pareçam tirados de uma obra de ficção científica de Philip K. Dick (vou adotar o parenteses como contador de termos sci-fi), acredito que a ideia vai ficar bem clara:

Em 1928, em seus estudos sobre a teoria quântica dos elétrons (1), Paul Dirac propôs a existência de uma partícula idêntica ao elétron, porém com sinal positivo. Veja, isso não foi proposto ao léu, sem nenhuma base como pode parecer nessa versão resumida. Apenas dois anos depois desse trabalho ele publicou sua monografia que continha toda base matemática para sustentar a ideia da existência do antielétron (2) e da antimatéria (3) de modo geral baseada na equação que teria seu nome. Porém, sem uma comprovação experimental, essa magnífica teoria não passaria de uma interessante curiosidade. E como é a angustia de muitos físicos teóricos de hoje em dia, não existiam experimentos que poderiam comprovar sua teoria na época. Em agosto de 1932, a sorte sorriu para Dirac e Carl David Anderson que confirmaram a existência do pósitron (3) no artigo intitulado “The Positive Electron“, que lhe rendeu o premio nobel em 1936.

Enfim, contei essa breve história para vocês entenderem como funciona o trabalho do físico teórico. A partir do conhecimento estabelecido na ciência  e alguns pressupostos minimamente razoáveis, pode-se obter previsões sobre a existência de elementos ou fenômenos naturais.

O outro lado da moeda também é protagonizado por Dirac que, sendo um entusiasta da beleza e simplicidade da natureza, sugeriu a existência do monopólo magnético (4). Para Dirac, como a carga elétrica é encontrada na natureza de forma quantizada (ou múltiplos da  carga do elétron: e, 2e, 3e, 4e…) , por simetria. Uma vez que os fenômenos elétricos e magnéticos fazem parte da mesma estrutura chamada teoria eletromagnética, deveria existir uma carga magnética. Infelizmente sua existência, diferentemente do caso do pósitron, nunca foi confirmada por experimentos, como exemplo, nunca conseguimos separar os pólos de imã .

Nesse sentido, em 1977, Roberto Peccei e Helen Quinn predisseram a existência de uma partícula chamada Áxion (5) para resolver um problema de cronodinâmica quântica (6).  Não vem ao caso aqui destrinchar essa questão, por isso vamos nos ater ao Áxion que, assim como o monopólo magnético, ainda não foi descoberto. Porém, sua suposta existência se mostra, hoje em dia, uma fonte de pesquisa muito abrangente, que vai de trabalhos de cosmologia em que é usado para explicar a matéria escura (7) até em estudos de materiais como os isolantes topológicos (8).

Como chegamos em oito citações de vocábulos tipo-Sci-fi, o que é mais que suficiente para um texto de divulgação científica, seguirei no meu próximo texto discutindo o que seria a eletrodinâmica do Áxion, junto com a nova interpretação dessa partícula que eu e o André apresentamos no nosso trabalho.