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Seta do tempo é confirmada: Universo não dá marcha-a-ré

Assimetria do tempo é confirmada: Universo não dá marcha-a-ré
Um "méson B vermelho" se transforma em um "méson B azul": os dados indicam que o a transformação de vermelho em azul ocorre em um ritmo diferente da transformação de azul em vermelho.[Imagem: Greg Stewart/SLAC]

O sentido do tempo

O tempo não pára, embora o que muitos gostariam realmente é que ele retornasse, pelo menos no que se refere ao desgaste da máquina corporal.

Embora há milênios os filósofos se perguntem por que o tempo não anda para trás, as leis conhecidas da física são perfeitamente simétricas com relação ao tempo - não haveria algo como uma seta do tempo.

Ou seja, para a física moderna, os processos físicos poderiam ser "rebobinados" no tempo e continuariam fazendo sentido - as leis matemáticas da física funcionam tão bem para os eventos seguindo seu curso inexorável para o futuro quanto retornando para o passado.

Agora, porém, foi realizada a primeira verificação experimental direta de uma exceção a essa simetria do tempo.

Medindo o decaimento de partículas subatômicas chamadas mésons B, cientistas do Projeto BaBar descobriram a primeira evidência de que, mesmo no nível microscópico, o tempo flui em uma direção preferencial.

A "análise experimental nos permitiu observar de forma direta e inequívoca a natureza assimétrica do tempo," disse Fernando Martínez-Vidal, da Universidade de Valência, na Espanha, coordenador do experimento.

Universo não dá marcha-a-ré

Analisando 10 anos de dados que registraram bilhões de colisões de partículas, os pesquisadores descobriram que determinados tipos de partículas decaem muito mais frequentemente de uma forma que de outra, algo não suportado pela teoria.

Os resultados atingiram uma significância de 14 sigmas - bastam 5 sigmas para determinar uma descoberta em física.

A Colaboração Babar trabalha com dados do acelerador SLAC, da Universidade de Stanford, nos Estados Unidos, e seu objetivo é descobrir diferenças sutis entre o comportamento da matéria e da antimatéria, alguma pista que pudesse ajudar a explicar a preponderância da matéria no universo.

O experimento produziu quase 500 milhões de pares de partículas chamadas mésons B e os seus homólogos de antimatéria mésons B-bar.

Os dados revelaram que os mésons B e os mésons B-bar de fato se comportam de formas diferentes, formas que violem a chamada simetria CP, que incorpora as simetrias de carga (positivo versus negativo) e paridade (algo como uma realidade e esta mesma realidade no espelho).

O decaimento das partículas é diferente nos dois casos, o que fornece a primeira evidência experimental direta da violação da simetria de reversão do tempo.

Assimetria do tempo é confirmada: Universo não dá marcha-a-ré
A simetria CPT (carga-paridade-tempo) era a hipótese, agora derrubada, de que as interações físicas não se alteram se você inverter a carga de todas as partículas, mudar sua paridade - isto é, inverter suas coordenadas no espaço - e reverter o tempo. [Imagem: APS/Alan Stonebraker]

Simetria CPT

Em sua versão mais ampla, a simetria CPT (carga-paridade-tempo) era a hipótese, agora derrubada, de que as interações físicas não se alteram se você inverter a carga de todas as partículas, mudar sua paridade - isto é, inverter suas coordenadas no espaço - e reverter o tempo.

"A quebra da simetria temporal, ou simetria T na física de partículas, está relacionada com a assimetria CP entre matéria e antimatéria, necessária para gerar o universo atual de matéria em algum momento de sua história," explica José Bernabéu, membro da equipe.

A simetria C propõe que, sabendo-se que a cada partícula na natureza corresponde uma antipartícula com carga oposta, as leis da física seriam as mesmas ao substituir as partículas de carga positiva pelas partículas de carga negativa.

A simetria P indica que as leis da física permaneceriam inalteradas em um espelho, ou seja, o universo se comportaria como sua imagem invertida.

Estas duas simetrias combinadas originam a simetria carga-paridade, ou simetria CP.

Experimentos anteriores com partículas chamadas mésons B e K já haviam observado que a simetria CP não se sustentava.

E o teorema CPT afirma que, para qualquer sistema de partículas, as simetrias devem permanecer equilibradas. O que significa que, se a simetria CP não for cumprida, a simetria T também deve falhar.

Foi exatamente isto que os cientistas acabam de registrar em seus dados - há 1 chance em 1043 de que os dados sejam devidos ao acaso.

Bibliografia:

Observation of Time-Reversal Violation in the B0 Meson System
J. P. Lees et al. (The BABAR Collaboration)
Physical Review Letters
Vol.: 109, 211801
DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.211801




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