A partículabetspinHiggs poderia ter acabado com o universo agora. Por que seguimos aqui?:betspin

Isso porque as massas das partículas são uma consequênciabetspinpartículas elementares interagindo com um campo, chamadobetspincampobetspinHiggs. Como o bósonbetspinHiggs existe, sabemos que o campo existe.

Você pode pensar neste campo como um banhobetspinágua perfeitamente paradabetspinque mergulhamos. Ele tem propriedades idênticasbetspintodo o universo.

Isso significa que observamos as mesmas massas e interaçõesbetspintodo o cosmos.

Essa uniformidade nos permitiu observar e descrever a mesma física ao longobetspinvários milênios (os astrônomos normalmente olham para trás no tempo).

Mas o campobetspinHiggs provavelmente não está no menor estadobetspinenergia possível.

Isso significa que ele poderia teoricamente mudar seu estado, caindo para um estadobetspinenergia mais baixobetspinum determinado local. Se isso acontecesse, no entanto, alteraria dramaticamente as leis da física.

As bolhas

Tal mudança representaria o que os físicos chamambetspintransiçãobetspinfase. É o que acontece quando a água se transformabetspinvapor, formando bolhas no processo.

Uma transiçãobetspinfase no campobetspinHiggs criaria similarmente bolhasbetspinespaçobetspinbaixa energia com uma física completamente diferente nelas.

Nessa bolha, a massabetspinelétrons mudaria repentinamente, assim como suas interações com outras partículas.

Prótons e nêutrons – que compõem o núcleo atômico e são feitosbetspinquarks – se deslocariam repentinamente.

Essencialmente, qualquer pessoa que experimentasse tal mudança provavelmente já não estaria mais aqui para contar história.

Um risco constante

Medições recentesbetspinmassasbetspinpartículas do Grande ColisorbetspinHádrons (LHC) no Cern [Organização Europeia para Pesquisa Nuclear] sugerem que tal evento pode ser possível.

Mas não entrebetspinpânico. Isso só pode ocorrerbetspinalguns milharesbetspinbilhõesbetspinanos após nos aposentarmos.

Por esse motivo, nos corredores dos departamentosbetspinfísicabetspinpartículas, costuma-se dizer que o universo não é instável, mas sim "metaestável", porque o fim do mundo não acontecerá tão cedo.

Para formar uma bolha, o campobetspinHiggs precisabetspinum bom motivo. Devido à mecânica quântica, a teoria que governa o microcosmobetspinátomos e partículas, a energia do Higgs está sempre flutuando.

E é estatisticamente possível (embora improvável, e é por isso que leva tanto tempo) que o Higgs forme uma bolhabetspintemposbetspintempos.

No entanto, a história é diferente na presençabetspinfontes externasbetspinenergia, como campos gravitacionais fortes ou plasma quente (uma formabetspinmatéria compostabetspinpartículas carregadas): o campo pode pegar emprestada essa energia para formar bolhas mais facilmente.

Portanto, embora não haja razão para esperar que o campobetspinHiggs forme inúmeras bolhas hoje, uma grande questão no contexto da cosmologia é se os ambientes extremos logo após o Big Bang poderiam ter desencadeado tal borbulhamento.

No entanto, quando o universo estava muito quente, embora a energia estivesse disponível para ajudar a formar bolhasbetspinHiggs, os efeitos térmicos também estabilizaram o Higgs modificando suas propriedades quânticas.

Portanto, esse calor não poderia desencadear o fim do universo, o que é provavelmente o motivo pelo qual ainda estamos aqui.

O dilema dos buracos negros primordiais

Na nossa nova investigação, mostramos que existe uma fontebetspincalor que causaria constantemente esse tipobetspinbolhas (sem os efeitos térmicos estabilizadores observados nos primeiros dias após o Big Bang).

São os buracos negros primordiais, um tipobetspinburaco negro que surgiu no universo primitivo a partir do colapsobetspinregiões excessivamente densas do espaço-tempo.

Ao contrário dos buracos negros normais, que se formam quando as estrelas colapsam, os primordiais podem ser minúsculos – tão leves quanto um grama.

A existênciabetspintais buracos negros leves é uma previsãobetspinmuitos modelos teóricos que descrevem a evolução do cosmos logo após o Big Bang.

Isso inclui alguns modelosbetspininflação, sugerindo que o universo explodiu enormementebetspintamanho após o Big Bang.

No entanto, provar essa existência vem com uma grande ressalva: Stephen Hawking demonstrou na décadabetspin1970 que, por causa da mecânica quântica, os buracos negros evaporam lentamente emitindo radiação atravésbetspinseu horizontebetspineventos (um pontobetspinque nem mesmo a luz consegue escapar).

Hawking mostrou que os buracos negros se comportam como fontesbetspincalor no universo, com uma temperatura inversamente proporcional àbetspinmassa.

Isso significa que buracos negros leves são muito mais quentes e evaporam mais rapidamente do que os massivos. Em particular, se buracos negros primordiais mais leves do que alguns milharesbetspinbilhõesbetspingramas se formaram no universo primitivo (10 bilhõesbetspinvezes menores do que a massa da Lua), como muitos modelos sugerem, eles já teriam evaporado.

Na presença do campobetspinHiggs, esses objetos se comportariam como impurezasbetspinum refrigerante — ajudando o líquido a formar bolhasbetspingás, contribuindo parabetspinenergia por meio do efeito da gravidade (devido à massa do buraco negro) e da temperatura ambiente (devido àbetspinradiação Hawking).

Quando buracos negros primordiais evaporam, eles aquecem o universo localmente. Eles evoluiriam no meiobetspinpontos quentes que poderiam ser muito mais quentes do que o universo ao redor, mas ainda mais frios do quebetspintemperatura típicabetspinHawking.

O que mostramos, usando uma combinaçãobetspincálculos analíticos e simulações numéricas, é que, devido à existência desses pontos quentes, eles constantemente fariam o campobetspinHiggs borbulhar.

Mas ainda estamos aqui. Isso significa que é altamente improvável que tais objetos tenham existido. Na verdade, devemos descartar todos os cenários cosmológicos que preveembetspinexistência.

Isso, é claro, a menos que descubramos alguma evidênciabetspinsua existência passadabetspinradiação antiga ou ondas gravitacionais.

Se descobrirmos, isso pode ser ainda mais emocionante. Isso indicaria que há algo que não sabemos sobre o Higgs; algo que o protegebetspinborbulhar na presençabetspinburacos negros primordiaisbetspinevaporação. Isso pode,betspinfato, ser novas partículas ou forças.

De qualquer forma, está claro que ainda temos muito a descobrir sobre o universo nas menores e maiores escalas.

*Lucien Heurtier trabalha no Kings College,betspinLondres, como pesquisador associadobetspinpós-doutorado no grupobetspinFísica TeóricabetspinPartículas e Cosmologia.

**Este artigo foi publicado no The Conversation e reproduzido aqui sob a licença Creative Commons. Você pode ler a versão originalbetspininglês aqui.