Recentemente em um site considerado um
"depositário de artigos científicos" foi inserido um novo artigo que
diz sobre um estudo que conclui que em média, um ser humano é atingido por uma
partícula de matéria escura por minuto. Obviamente, existem muitas especulações
e aproximações nos cálculos realizados para se chegar a este valor. Entretanto,
quando vi tal artigo, achei interessante escrever uma coluna dizendo algo sobre
matéria escura e sobre a modelação da matéria escura para se poder considerar
uma "partícula de matéria escura"
Em cosmologia, é comum considerar os
constituintes básicos do universo como sendo: fótons, matéria bariônica,
matéria escura, neutrinos e energia escura. Fótons são pequenos pacotes de
energia, ou as partículas de interação da força eletromagnética. Por matéria
bariônica entendemos todo tipo de coisa formada por prótons, nêutrons e
elétrons, como estrelas, planetas e os seres humanos. Os neutrinos são
considerados como partículas necessárias quando se impõe algumas simetrias às
leis físicas. Neutrinos são geralmente considerados como partículas de massa
nula, porém alguns estudos recentes mostram que aos neutrinos pode ser
atribuído um pequeno valor de massa. Todos estes elementos citados até aqui e
os seus papéis na evolução do universo são praticamente bem entendidos na
física e cosmologia. Devemos ressaltar, antes de ir em frente, que a designação
"escura" deve-se ao fato de os físicos não saberem do que é
constituído tais elementos.
Porcentagem dos constituintes do universo. Tudo
que conhecemos, como estrelas, planetas e nós, estamos incluídos em Átomos.
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Existem fortes evidências para supor a
existência de algo chamado "matéria escura" no universo. Definimos
aqui matéria escura como sendo matéria não bariônica, ou seja, matéria não
formada por prótons, nêutrons e elétrons. Além disso, não há interação entre
matéria escura e matéria bariônica, ou simplesmente matéria. A explicação para
o fato de não haver interações entre esses dois tipos de matéria é que se
houvesse qualquer tipo de interação, os astrofísicos ou astrônomos já teriam
detectado algum tipo de radiação resultante. A mais simples explicação para
supor a existência de matéria escura no universo é devido ao fato de que com o
valor da densidade de matéria bariônica hoje bem conhecido observacionalmente
em nosso universo, ele deveria ser bem diferente do que o é. Então, como é
comum em cosmologia ou qualquer outra área da física de altas energias,
suposições são feitas de modo a preencher os vazios nas teorias existentes de
forma a ficarem coerentes com os dados observacionais. Vale a pena ressaltar
que matéria escura nada tem a ver com anti-matéria. Anti-partículas, como o
pósitron, já foram detectados e são muito bem entendidos.
Bom, supondo então a existência de algo
denominado matéria escura, os físicos precisam construir modelos teóricos, ou
melhor dizendo, modelos efetivos, que possam dar conta de explicar a dinâmica
de interação dessa matéria escura e de sua dinâmica ao longo da evolução do
universo. Existem muitos modelos para matéria escura. Os próprios neutrinos,
devido a sua interação com outras partículas ser extremamente fraca, já foi um
candidato bombástico nos meios teóricos. Entretanto, no modelo de matéria
escura usado no artigo que me referi acima e um dos candidatos mais fortes
atualmente são as WIMP's (Weakly interacting massive particles ou partículas
massivas fracamente interagentes). Quando se diz aqui "fracamente
interagentes", devemos supor uma interação realmente muito, mas muito
fraca, incapaz de ser detectada atualmente com os melhores aparelhos. A
designação fraca dessa interação serve tanto para interações entre matéria
escura e matéria bariônica quanto para interações entre as próprias partículas
escuras.
Sendo um assunto
ainda teórico, as considerações e caminhos a se seguir teoricamente são
imensos. Uma família de partículas escuras pode ser suposta de modo a dar conta
de todas as interações que elas venham a sofrer. Portanto, devemos ter em mente
que, para o cálculo realizado no artigo para quantificar a taxa de colisão de
uma partícula de matéria escura com nosso corpo foram utilizadas as seguintes
considerações básicas:
1) A matéria escura, algo que não sabemos ainda o que de fato é,
foi modulada efetivamente como sendo WIMP's;
2) Essas partículas, sendo seus valores de massa de repouso extremamente
pequenos, interagiram normalmente com matéria bariônica nos primeiros estágios
do universo. Hoje, entretanto, elas viajam pelo universo
"free-streaming", ou melhor, viajam livremente sem interagirem
praticamente com nada;
3) Dessa viagem sem interação, elas ocasionalmente cruzam a Terra e,
mais ocasionalmente ainda, chocam-se com um ser humano;
4) Dado o fato de que 23% de toda energia do universo é composta por
matéria escura, podemos supor a existência de muitas partículas wimp's, de modo
que, depois de muitos e muitos cálculos, concluiu-se que a média de choques de
uma partícula wimp com um ser humano é aproximadamente uma por minuto.
O fato é que tais colisões e muitas
outras que estão neste momento ocorrendo entre as mais diversas partículas e
nosso corpo não causam nenhum dano ao nosso organismo. Moléculas de CO2
sim nos prejudicam.
Nota: O elétron não é um bárion. Entretanto, em cosmologia, costuma-se
chamar de bárions tanto prótons e nêutrons como também elétrons. É meramente
uma questão de nomeclatura.
O artigo, ainda em processo de avaliação, pode ser visto na íntegra em
pdf no site do arxiv: http://arxiv.org/pdf/1204.1339v1.pdf.
