Em uma tentativa de compreender o nosso universo, incluindo a maneira como ele funciona e sua estrutura efetiva, os cientistas propuseram uma teoria conhecida como Modelo Padrão. Essa teoria tenta definir e explicar as partículas fundamentais que tornam o universo aquilo que ele é. Ela combina elementos da Teoria da Relatividade de Einstein e da Teoria Quântica. Também lida com três das quatro forças básicas do universo: a interação nuclear forte, a interação nuclear fraca e a força eletromagnética. A teoria não trata dos efeitos da gravidade, a quarta força fundamental.
O Modelo Padrão faz diversas previsões sobre o universo, muitas das quais parecem ser verdadeiras, de acordo com diversos experimentos. Mas há outros aspectos do modelo que continuam não comprovados. Um deles é uma partícula teórica conhecida como bóson de Higgs.
O bóson de Higgs é uma partícula que poderia responder a diversas questões sobre massa. Por que a matéria tem massa? Os cientistas identificaram partículas que não têm massa, como os neutrinos. Por que um tipo de partícula teria massa e outra não? Os cientistas propuseram diversas idéias para a existência de massa. A mais simples delas é o mecanismo de Higgs. Essa teoria diz que pode haver uma partícula e uma força de mediação correspondente, que explicariam porque algumas partículas têm massa. A partícula teórica jamais foi observada e pode nem mesmo existir. Alguns cientistas esperam que os eventos criados pelo LHC também revelem indícios quanto à existência do bóson de Higgs. Outros esperam que os eventos ofereçam indícios de novas informações que ainda não foram consideradas.
Outra questão que os cientistas discutem sobre a matéria se refere às condições iniciais do universo. Nos primeiros momentos do universo, matéria e energia estavam acopladas. Logo depois que matéria e energia se separaram, partículas de matéria e de antimatéria aniquilaram umas às outras. Se houvesse quantidade igual de matéria e antimatéria, as duas espécies de partículas teriam se cancelado mutuamente. Mas felizmente, para nós, havia um pouco mais de matéria do que de antimatéria no universo. Os cientistas esperam que seja possível observar a antimatéria durante eventos do LHC. Isso poderia nos ajudar a compreender por que existia essa minúscula diferença quando o universo começou.
A matéria negra (mais conhecida como matéria escura) também pode desempenhar papel importante nas pesquisas do LHC. Nossa atual compreensão do universo sugere que a matéria que somos capazes de observar corresponde a cerca de 4% do total de matéria que existe. Quando observamos o movimento de galáxias e de outros corpos celestiais, vemos que sua trajetória sugere que existe muito mais matéria no universo do que podemos detectar. Os cientistas chamam essa matéria não detectável de matéria negra. Juntas, a matéria visível e a matéria negra podem responder por cerca de 25% do universo. O restante viria de uma força chamada de energia negra (ou energia escura), uma energia hipotética que contribui para a expansão do universo. Os cientistas esperam que suas experiências ofereçam novas evidência da existência da matéria negra e da energia negra ou indícios que sustentem uma teoria alternativa.
Mas essa é a apenas a ponta do iceberg da física de partículas. Há coisas ainda mais exóticas e difíceis de imaginar que o LHC poderia proporcionar. O que por exemplo? Descubra na próxima seção.
Fotos: De cima para baixo - Gráfico mostrando um dos gráficos aguardados pela comunidade científica o bóson de Higgs (partícula de Deus); Técnico trabalhando na construção do LHC.
Créditos: CERN
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