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Número Misterioso: O Enigma da Constante de Estrutura Fina

Número Misterioso

O Número Misterioso faz parte da infinidade de fatos ou suposições intrigantes do nosso universo, mas poucas pessoas param para pensar nele e nos números que aparecem quase em todos os lugares. Alguns números, como o PI, estão presentes em muitos contextos. No entanto, se perguntarmos a alguns físicos, qual é o número mais misterioso que eles conhecem, vários dirão um número que você provavelmente nunca ouviu falar: 1 sobre 137 (1/137). Para ser mais preciso, poderíamos dizer 1 dividido por 137,03599 ou mesmo 0,0072973. Neste artigo, por praticidade, Dicas TOP vai se referir a esse número simplesmente como 1/137. A princípio, parece ser apenas uma fração que você poderia encontrar resolvendo matemática, mas nada muito incomum. Se você tivesse que escolher um número que considera mais misterioso, duvido muito que escolheria 1/137. No entanto, se você mostrar esse mesmo número a um físico teórico, a reação será inusitada.

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O Fascínio dos Físicos pelo Número 1/137

O físico Richard Feynman, uma vez, o descreveu como um dos maiores mistérios da física, um número mágico que nos é dado e sem qualquer compreensão do homem. Feynman também disse que todo físico teórico tem esse número em uma parede e se preocupa com ele. O Físico Prêmio Nobel, Wolfgang Pauli, similarmente, passou parte da vida tentando decifrar o que esse número significava. Ele morreu de câncer em 15 de dezembro de 1958, após passar mal durante palestra, algumas semanas antes. E adivinha, o número do último quarto de hospital em que ele ficou: 1/137. Amigos e família que foram vê-lo dias antes de sua morte disseram que Pauli falava sobre estar no quarto n.º 137. Mas o que há de tão especial no número 1/137, que fez com que um dos maiores físicos do século XX, se concentrasse nele até o dia de sua morte.

A Constante da Estrutura Fina – O Número Misterioso

Nome do número: Constante da Estrutura Fina e na física é representado pela letra grega alfa. Em forma de equação, é representado como: quadrado da carga do elétron dividido por 4pi, vezes a permitividade do vácuo, vezes a constante de Planck reduzida, vezes a velocidade da luz (α=1e²/4π.Eₒ.h.c≈1/137). Analisando de perto essa equação, perceberemos ser composta por constantes como a velocidade da luz. E constantes são coisas com as quais estamos acostumados na física, vemos constantes o tempo todo. Até a velocidade da luz aparece em equações, da mecânica quântica à relatividade geral. A constante gravitacional é uma das constantes mais importantes, juntamente com a da luz. Até a de Planck aparece em uma série de equações e é quase um pilar da mecânica quântica. No entanto, nem uma delas é chamada de número misterioso do universo, e poucas deixaram tantos físicos obcecados durante grande parte de suas vidas.

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A Constante Dimensionless

O que é estranho nesse número é que ele é adimensional, ou seja, não possui unidades de medida. Abrindo cada unidade e cada constante na equação, observará que todas as unidades se cancelam, deixando um número sem dimensão. Em outras palavras, a constante da estrutura fina é adimensional, independentemente das unidades de medida que você usa. Números adimensionais não são raros, mas são curiosos por um motivo. Uma civilização chegaria ao mesmo número sem precisar conhecer a definição de metros, segundos ou qualquer outra unidade. Esse número é universal no sentido de que não é exclusivo das unidades que nós, seres humanos, criamos. No entanto, o número 1/137 começou a chamar a atenção não porque era adimensional e “uma boa forma de se comunicar com alienígenas”, mas por começar a aparecer literalmente o tempo todo.

O Número Misterioso que Aparece em Todos os Lugares

Se você pegar o modelo atômico de Bohr, que hoje está desatualizado, mas interessante do ponto de vista físico, a velocidade que um elétron teria ao orbitar o núcleo com o menor nível de energia, dividida pela velocidade da luz, seria 1/137. Ou se você comparar a energia desse elétron com a energia de repouso, chegará ao número 1/137². A partir do modelo de Bohr, supondo que você pegue dois elétrons e os coloque a uma certa distância, a fim de superar a repulsão elétrica entre eles, você precisará de uma quantidade de energia. Então, divida essa energia pela energia de um fóton com o comprimento do tamanho dessa distância, 1/137. A constante da estrutura fina sempre surge quando você analisa a relação entre partículas carregadas e o campo eletromagnético.

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O Mistério Por Trás do Número

Basicamente, a constante parece nos dizer algo, mas não temos ideia do que seja. Sempre observamos a constante da estrutura fina quando a força eletromagnética está em algum tipo de relação com cargas. Nessa discussão trazemos o conceito de acoplamento, que significa a interação de duas coisas, como átomos. Quando duas partículas estão se aproximando, há uma probabilidade de que elas interajam, ou seja, colidam. O físico Richard Feynman introduziu os diagramas de Feynman, facilitando a visualização dessas interações entre partículas. Nesses diagramas, vemos a interação de duas partículas e calculamos a probabilidade de interação entre elas. O quadrado da constante da estrutura fina surge com a probabilidade de um elétron absorver ou emitir um fóton. Portanto, a constante é como uma espécie de força de acoplamento da força eletromagnética, ou, de forma mais simples, é a força da relação entre cargas elétricas e o campo eletromagnético.

A Busca por uma Teoria Unificada sobre o Número Misterioso

Dessa forma, entendemos por que os exemplos levaram a essa constante. O que permanece estranho é por que é adimensional e tem o valor que tem. A constante gravitacional mede a força entre partículas, com unidades de metro cúbico dividido por quilograma vezes segundo ao quadrado. Podemos alterar essas unidades, por exemplo, um metro é o tamanho do meu cachorro, Plank, e um segundo é o tempo de leitura deste artigo. Essa mudança não ocorre com a constante da estrutura fina, como se o número fosse importante, mas ainda não o compreendemos totalmente. O número é constante, não importa onde ou quando o medimos no universo. No entanto, seu valor varia com a energia do sistema observado, especialmente nos primeiros momentos após o Big Bang, onde esperamos que seja próximo de 1, livre da divisão por 137.

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A Tentativa do Universo em Forjar a Perfeição

Conforme o universo expandiu nos momentos seguintes, o número diminuiu até atingir 1/137. Por quê? O que o fez parar aqui? Por que não vemos mudanças ao observar estrelas e galáxias no universo primordial? O que impede que chegue a zero, ou pelo menos mais próximo? Se menor, elétrons interagiriam fracamente, tornando átomos instáveis. Cálculos mostram que, 4% menor, seria impossível formar carbono, essencial para a vida. Sendo assim, sem ele, não teríamos elementos mais pesados. Se a constante fosse um pouco maior, elétrons ficariam fortemente presos ao núcleo, dificultando ligações e reações químicas. Parece que o universo escolheu o valor exato dessa constante, aproximando-se à perfeição, sem explicação.

A Busca por Respostas

Alguns físicos sugerem que a constante é crucial na busca por uma teoria unificada da física, conectando diferentes áreas. Outros afirmam que todas as constantes, como a gravitacional ou a velocidade da luz, estão relacionadas a ela, definindo os valores atuais. Há quem acredite que esse número revela informações sobre a formação da matéria. O universo presenteia as mentes mais brilhantes com um enigma a desvendar. Alguns veem o Alfa como o “pi”, um número adimensional presente em muitos contextos físicos. A origem exata permanece desconhecida, sendo um mistério que intriga há mais de um século. Grandes físicos da história, mesmo definindo a mecânica quântica, morreram curiosos. E você? Acha que esse número desvenda os mistérios do universo ou é nossa obsessão por padrões? Compartilhe sua opinião nos comentários. Até o próximo post!

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