Conteúdo do Universo

by @ 12:15 on 29 junho 2011. Filed under Cosmologia

Mesmo sem considerar a matéria e a energia escuras, o Universo não é constituído apenas de matéria, mas também de campo e radiação, que não são matéria. Aliás, campo é o conteúdo substancial básico do Universo, que também é feito de espaço, tempo, estruturas e ocorrências. Campo não é feito de nada mais fundamental do que ele mesmo. Inicialmente o Universo era preenchido apenas por um campo indiferenciado. Logo a seguir este campo quantizou-se nos bósons das interações e no de Higgs, que, depois, transformou-se nos quarks e leptons e suas antipartículas. A aniquilação destas produziu os fótons da radiação. Então os quarks formaram os prótons e nêutrons. Todo isto levou só um segundo, enquanto a expansão se dava de forma inflacionada. Então, durante 377 mil anos, matéria e antimatéria surgia e era aniquilada, com a formação de radiação, sendo todo o Universo igual ao interior de uma única estrela. Nesse momento a temperatura caiu a uns treis mil kelvins e as aniquilações cessaram, ficando o Universo transparente, sem estruturas, só gás e a radiação preenchendo-o de luz. Por uma assimetria da meia vida da matéria e da antimatéria, sobrou matéria. Como cada partícula de matéria e de antimatéria que se aniquila forma dois fótons e sabe-se, hoje, que há um bilhão de fótons para cada partícula de matéria, isto significa que a sobra de matéria foi de um bilionésimo do total de matéria e antimatéria existente antes desse desacoplamento. Hoje a temperatura dessa radiação é de 2,7 kelvins. Estrelas só se formaram uns 200 milhões de anos depois do Big Bang e galáxias uns 500 milhões de anos depois. O Big Bang ocorreu há 3,7 bilhões de anos.
Matéria escura também é matéria, formada principalmente de MACHO’s e WIMP’s, que são buracos negros, estrelas apagadas e uma espécie de neutrinos massivos, além de gás e poeira. Energia escura é um campo (esta denominação não é correta, pois energia não é uma entidade e sim um atributo).
Sem dúvida tudo substancialmente existe é natural, não havendo evidência nenhuma do sobrenatural.

É preciso não confundir os conceitos de massa, matéria, energia e campo. Matéria, campo e radiação são os constituintes substanciais (isto é, feitos de alguma coisa) do Universo. São entidades, são coisas. Na verdade, matéria e radiação são quantizações de campos, a primeira fermiônicas e a segunda bosônicas. Férmion é uma partícula de spin semi-inteiro: quarks e leptons. Matéria são conglomerados disso. Bósons são partículas de spin inteiro: fótons, glúons, grávitons, W e Z. Radiação são feixes de bósons. O campo puro, não radiante nem quantizado, é um repositório virtual de qualquer partícula e preenche inteiramente todo o espaço, formando o vácuo, mas nunca o vazio, que não existe no Universo. São os campos elétrico e magnético separados (mas não o eletromagnético, que é radiação), o campo forte, o campo fraco, o gravitacional e o “campo da matéria”, que é descrito pela “função de onda”, além de outros, como o da energia escura (nome inadequado).
Por outro lado, massa e energia são atributos das entidades constitutivas do Universo. Pertence a outra categoria. Não são entidades nem coisas. Não existe “energia pura”, nem “massa pura”. Energia é energia de algo, massa é massa de algo. Outros atributos são carga elétrica, momento angular, momento linear, isospin, número bariônico, número leptônico, estranheza, carga de cor (no sentido da teoria dos quarks – a cromodinâmica quântica) etc. Tais atributos podem ser quantificados em grandezas que, geralmente, recebem o mesmo nome. A equação E=mc² relaciona massa com energia, que são grandezas, mas não matéria com energia, pois matéria não é uma grandeza. Esta equivalência se dá nas reações nucleares, na aniquilação de matéria com a antimatéria e na produção de pares partícula-antipartícula, a partir do vácuo. Na aniquilação, por exemplo, matéria se transforma em radiação (fótons) e a energia deles provém da massa da matéria. Mas a matéria não se transforma em energia e sim em fótons. A massa é que se transforma em energia.

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