Matéria escura: A matéria que não podemos ver - James Gillies

Veja a lição completa: http://ed.ted.com/lessons/dark-matter-the-matter-we-can-t-see-james-gillies

Os gregos tinham uma fórmula simples e elegante para o universo: apenas terra, fogo, vento e água. Acontece que há muito mais do que isso -- bem mais do que isso. A matéria visível (que vai além dos quatro elementos gregos) abrange apenas 4% do universo. James Gillies, cientista do CERN, nos conta o que são os 96% restantes (matéria e energia escuras) e como seria possível detectá-las.

Lição de James Gillies, animação do TED-Ed.

Os gregos antigos tiveram uma grande ideia:

o universo era simples.

Eles achavam

que tudo que era necessário para criá-lo eram os quatro elementos:

terra,

ar,

fogo

e água.

Em se tratando de teorias, essa é bem bonita.

Tem simplicidade e elegância.

Ela afirma que ao combinar

os quatro elementos básicos de formas diferentes,

seria possível criar todas as diversas maravilhas que existem no universo.

Terra e fogo, por exemplo,

gerariam coisas secas.

Ar e água, coisas que são úmidas.

Mas em se tratando de teorias, havia um problema.

Ela não afirmava nada que pudesse ser avaliado,

e avaliações são a base da ciência experimental.

Ainda pior, essa teoria estava errada.

Mas os gregos eram grandes cientistas da mente

e no século V a.C.,

Leucipo de Mileto surgiu

com uma das mais duradouras teorias científicas de todos os tempos.

Tudo o que vemos é composto

de partículas minúsculas e indivisíveis, chamadas de átomos.

Essa é uma teoria simples e elegante,

e tem a vantagem,

sobre a teoria da terra, ar, fogo e água,

de estar correta.

Séculos de pensamento e experiências científicas

determinaram que os verdadeiros elementos,

coisas como o hidrogênio,

o carbono,

o ferro,

podem ser reduzidas a átomos.

Segundo a teoria de Leucipo, o átomo é a menor

partícula indivisível e identificável

como o hidrogênio,

o carbono

ou o ferro.

O único equívoco da teoria de Leucipo

é que os átomos, na verdade, são divisíveis.

Além disso, sua teoria dos átomos acabou

explicando apenas uma pequena parte

daquilo que compõe o universo.

Na verdade, o que parece ser mais comum no universo

é bem raro.

Os átomos de Leucipo, e as coisas que os compõem,

somam apenas cerca de 5%

do que sabemos que existe.

Os físicos conhecem o restante do universo,

95% dele,

como universo escuro,

feito de matéria escura e energia escura.

Como sabemos isso?

Bem, sabemos porque analisamos as coisas

e as vemos.

Talvez pareça um tanto simplista,

mas na verdade é bastante complexo.

Tudo o que é feito de átomos é visível.

Se algo reflete a luz, conseguimos vê-lo.

Quando olhamos para o espaço,

vemos estrelas e galáxias.

Algumas delas, como aquela em que vivemos,

são belas, em formato espiral, girando graciosamente pelo espaço.

A primeira vez que o cientistas estudaram o movimento

de grupos de galáxias na década de 1930,

e pesaram a quantidade de matéria que continham,

eles tiveram uma surpresa.

Descobriram que não existe muita coisa visível

em meio a esses grupos, mantendo-os juntos.

Estudos posteriores de galáxias individuais

confirmaram esse resultado enigmático.

Simplesmente não existe muita coisa visível nas galáxias

para gerar gravidade suficiente para manter sua forma.

Pelo que podemos ver,

elas deveriam se dispersar, mas não é o que acontece.

Então deve existir algo

que não conseguimos ver.

Chamamos isso de matéria escura.

A melhor prova da existência da matéria escura hoje

vem de medições de algo

chamado radiação cósmica de fundo em micro-ondas,

o brilho inicial do "Big Bang",

mas isso é uma outra história.

Todas as evidências que temos

apontam para a existência de matéria escura

e ela é responsável pela maior parte do que há

nessas belas galáxias espirais

que enchem o firmamento.

Aonde chegamos com isso?

Sabemos há bastante tempo que o céu

não gira em torno de nós

e que somos habitantes de um planeta bem comum,

orbitando uma estrela bem comum,

num dos braços espirais de uma galáxia bem comum.

A descoberta da matéria escura nos levou

ainda mais distante do centro das coisas.

Mostrou-nos que aquilo de que somos formados

é apenas uma pequena fração do que compõe o universo.

Mas havia mais por vir.

No início do século XXI,

enquanto cientistas estudavam os limites do universo,

confirmou-se não apenas que as coisas estão se distanciando

umas das outras,

como é de se esperar em um universo

que surgiu em uma grande explosão de material denso e quente,

mas também que a expansão do universo

parece estar em aceleração.

O que isso significa?

Ou existe algum tipo de energia

gerando essa aceleração,

da mesma forma que aplicamos energia para acelerar um carro,

ou a gravidade não se comporta exatamente como imaginamos.

A maioria dos cientistas acredita na primeira hipótese,

que existe algum tipo de energia provocando essa aceleração,

e chamaram isso de energia escura.

As melhores medições de hoje nos permitem estimar

quanto do universo é escuro.

Parece que a energia escura chega

a cerca de 68% do universo

e a matéria escura, a cerca de 27%,

sobrando apenas 5%

para nós e tudo que podemos enxergar.

Mas do que é feita a matéria escura?

Não sabemos,

mas há uma teoria, chamada supersimetria,

que pode explicar em parte.

A supersimetria, ou SUSI para abreviar,

traz uma vasta gama de novas partículas,

algumas das quais podem compor a matéria escura.

Se encontrássemos evidências da SUSI,

passaríamos a compreender não apenas 5% do universo,

as coisas que de fato podemos ver,

mas um terço dele.

Nada mau para um dia de trabalho.

A energia escura provavelmente seria mais complicada de entender,

mas existem algumas especulações por aí

que podem mostrar o caminho.

Entre elas, existem teorias que remontam

àquela primeira grande teoria dos gregos antigos,

a teoria de que surgimos alguns minutos atrás,

de que o universo deve ser simples.

Essas teorias afirmam que existe apenas um único elemento

a partir do qual todas as diversas maravilhas do universo se originam,

uma corda que vibra.

A ideia é a de que todas as partículas que conhecemos hoje

não passam de diferentes harmonias nesta corda.

Infelizmente, as teorias das cordas hoje

ainda são impossíveis de testar.

Mas, com tantas coisas no universo esperando para serem exploradas,

as apostas são altas.

Isso tudo faz você se sentir pequeno?

Não deveria.

Em vez disso, você deveria se maravilhar

com o fato de que, até onde sabemos,

você faz parte da única espécie no universo

capaz até mesmo de começar a entender essas maravilhas,

e está vivendo no momento certo

para ver nossa compreensão explodir.