Segredo do Universo pode estar em outro Universo

Com informações da New Scientist 

Relógios primordiais podem mostrar como o Universo começou.[Imagem: Yi Wang/Xingang Chen]

Reação triplo-alfa

Se as teorias científicas estivessem todas corretas e, sobretudo, completas, a sua existência e a de todo o Universo teriam como base fundamental um trio improvável - uma reação delicada dentro das estrelas, chamada de processo triplo-alfa, responsável pela criação do elemento carbono.

Agora, essa mesma reação está sendo usada para dar sustentação à hipótese que exista um multiverso - múltiplos universos, cada qual com suas próprias leis físicas, quase certamente diferentes das leis físicas do nosso.

É que, em uma realidade onde haja múltiplos universos, a reação triplo-alfa não parece mais tão improvável. E, como estamos aqui, e todo o nosso Universo é dado por suposto, então existimos graças à realização de uma probabilidade exequível - ao menos, tão provável quanto qualquer outra.

Além disso, Fred Adams e Evan Grohs, da Universidade de Michigan, nos EUA, argumentam que as estrelas em outros universos podem ter formas alternativas de produzir carbono, o que abre a perspectiva de que a vida como a conhecemos - baseada em carbono - exista em múltiplos universos.

Partículas alfa

O processo triplo-alfa tem esse nome por causa dos três núcleos de hélio envolvidos, que também são conhecidos como partículas alfa. Quando o Universo se formou, diz a teoria, ele consistia basicamente de hidrogênio e hélio, os elementos mais leves e mais simples da tabela periódica. Os elementos mais pesados devem ter sido forjados pelas primeiras estrelas por meio da fusão dos núcleos mais leves.

Há apenas um problema com este modelo limpo e bem arrumado. Funda duas partículas alfa e você terá um núcleo de quatro prótons e quatro nêutrons, ou seja, berílio-8, um isótopo do quarto elemento na tabela periódica - é isso que "prova" que havia condições no universo primordial para que os demais elementos da tabela periódica tenham vindo à existência, cada um por sua vez, em uma cascata de fusões atômicas.

Ocorre que o berílio-8 é altamente instável e decai em duas partículas alfa em uma fração de segundo. Isso significa que não há muito dele no nosso Universo. "O degrau essencial para os elementos maiores não está presente [no modelo]," reforça Fred Adams.

Ou seja, não é assim que se constrói um Universo.

Já foram sugeridas pelo menos quatro maneiras para observar o multiverso. E, aqui no nosso, as fronteiras entre os múltiplos universos podem explicar a emergência da física quântica e de todas as suas esquisitices. [Imagem: S. J. Weber et al./Nature]

Universo ajustado para a vida

Na década de 1950, o astrônomo Fred Hoyle encontrou uma solução para a inexequibilidade do Universo baseado no processo triplo-alfa. Ele argumentou que a abundância de carbono no Universo deve ser o resultado de uma coincidência entre os níveis de energia das partículas alfa e do carbono-12.

Hoyle argumentou que, como a energia das três partículas alfa cria carbono-12 com mais energia do que ele necessita, essa energia extra deve ser igual a um estado energizado do carbono-12, permitindo que ele se desintegre até seu estado fundamental e permaneça estável. Esta assim chamada "ressonância" entre os valores de energia tornaria então possível formar carbono fundindo três partículas alfa.

Experimentos provaram que Hoyle estava certo, mas a ressonância introduziu seu próprio problema. Ela ocorre em um valor muito particular - 7,644 megaeletronvolts (MeV), e os cálculos mostram que a reação triplo-alfa é muito sensível a esse valor. Deixe-a variar em 0,1 MeV e a reação será lenta demais, produzindo menos carbono do que há no Universo, enquanto uma mudança de mais de 0,3 MeV vai parar completamente a produção de carbono.

É neste senão que os físicos se baseiam para dizer que nosso Universo "foi ajustado para vida". Essa ressonância poderia ter ocorrido em uma variedade de energias, e o fato de que ela teria acontecido no ponto exato que precisávamos para a nossa existência nos torna surpreendentemente sortudos.

As chances de que isso aconteça ao acaso são muito baixas, e alguns argumentam que a única maneira de explicar isso é se o nosso Universo for apenas um dentre muitos outros membros de um multiverso. Nesse caso, cada universo poderia ter valores ligeiramente diferentes para as constantes fundamentais da física e a vida só surgirá em universos "adequados", o que significa que não devemos nos surpreender de nos encontrarmos em um desses.

Outros físicos têm propostas diferentes para explicar a origem do Universo, baseando-se no tempo. [Imagem: Henze/NASA]

Como projetar um universo

Mas agora Adams e Grohs estão argumentando que, se outros universos têm constantes fundamentais com qualquer diferença, é possível criar um universo no qual o berílio-8 seja estável, voltando tudo ao início e tornando assim fácil a formação de carbono e dos elementos mais pesados, eliminando a necessidade da ressonância de Hoyle.

Para que isso aconteça, seria necessário uma mudança na energia de ligação do berílio-8 de menos de 0,1 MeV - algo que os cálculos da dupla mostram que pode ser possível alterando ligeiramente o valor da força forte, que é responsável pela união dos núcleos atômicos.

Simulando como as estrelas podem queimar em tal Universo, eles descobriram que o berílio-8 estável iria produzir uma abundância de carbono, significando que a vida como a conhecemos poderia emergir. "Há muitos mais universos em funcionamento do que as pessoas se dão conta," propõe Adams.

A dupla defende que seria muito mais lógica a existência do nosso Universo - e de todos os demais no multiverso - com estrelas capazes de fabricar constantemente elementos ao longo de toda a tabela periódica, sem ter que recorrer ao processo triplo-alfa. "Nós tendemos a pensar não apenas no nosso Universo afinado para nós, também pensamos que este é o melhor universo que se poderia projetar. De certa forma, nós projetamos um universo melhor," diz Adams sem nenhuma modéstia.

Bibliografia:

Stellar Helium Burning in Other Universes: A solution to the triple alpha fine-tuning problem
Fred C. Adams, Evan Grohs
Astroparticle Physics
Vol.: 87, January 2017, Pages 40-54
DOI: 10.1016/j.astropartphys.2016.12.002
http://arxiv.org/abs/1608.04690