Cientista Brasileiro Desenvolveu Teoria das Cordas que Calcula
Exatamente o Novo Raio do Próton.
O mais recente problema que ocupa a mente dos físicos no mundo todo está sendo
denominado “The proton size puzzle” (O enigma do tamanho do próton). Isto começou
em 2010 quando o cientista alemão Randolf Pohl liderando uma equipe composta por
mais de 30 físicos de todo o mundo publicou um artigo na revista Nature, onde
medições mais precisas do tamanho do próton mostraram um raio 4% menor que o
valor esperado. No inicio de 2013 um novo
experimento realizado na Suíça confirmou
o valor obtido na Alemanha, praticamente
eliminando o risco de ser apenas um erro
experimental.
Neste cenário o cientista brasileiro
Policarpo Yōshin Ulianov apresentou uma
equação que calcula o novo raio do próton
com um erro de apenas 0.04% e também
explicou o fato do próton ter “encolhido”.
Ulianov que é membro da comunidade
Zen Budista de Florianópolis, concedeu
uma entrevista exclusiva ao Blog O Pico da
Montanha onde fala sobre com resolveu o
enigma do tamanho do proton.
Pico da Montanha: Dr. Ulianov, como o tamanho do próton pode ser medido?
Policarpo Yōshin Ulianov: E muito comum na física que os cientistas queiram medir
propriedades das partículas de matéria e energia buscando sempre aprimorar os
valores que foram historicamente estabelecidos como padrão. No caso do próton
temos algumas características mais básicas, como por exemplo, a massa que é mais
fácil de obter, pois os físicos podem medir o peso de um grande numero (conhecido ou
estimado) de prótons e dividir o peso total por este numero. O caso da medição do
raio do próton é mais critico pois é preciso medir o tamanho de um único próton, que
sendo muito pequeno inviabiliza uma medição direta. A medição mais precisa do raio
do próton, que tínhamos até 2010, foi obtida com base em um átomo de hidrogênio,
onde um elétron esta orbitando um único próton. Assim, foram medições realizadas
por meio de feixes de laser, sobre o elétron em um átomo de hidrogênio, que
permitiram calcular valor padrão do raio do próton.
PdM: E o que seria o “proton size puzzle”?
PYU: Isto surgiu quando o cientista alemão Randolf Pohl decidiu realizar um
experimento mais preciso para medir o raio do próton, usando um átomo de
hidrogênio onde o elétron foi trocado por um múon, formando um átomo de
hidrogênio muónico. O múon é uma partícula que tem a mesma carga do elétron mas
sua massa é 200 vezes maior. Desta forma o muon gira em torno do próton numa
orbita muito mais próxima do que a do elétron, o que possibilitaria uma medição
muito mais precisa do raio do próton. Entretanto o resultado obtido pelo Dr. Pohl com
o hidrogênio muónico ficou 4% abaixo do valor padrão de raio do próton obtido no
átomo de hidrogênio “normal”. Este problema de variação no raio do próton ficou
conhecido como “proton size puzzle”, que podemos traduzir livremente como “enigma
do tamanho do próton”
PdM: Mas 4% não é um erro bem pequeno?
PYU: Parece pequeno, mas não é. Historicamente o valor do próton foi sendo medido
com uma precisão cada vez maior e o experimento com hidrogênio muónico devia
gerar um valor próximo do raio padrão do próton com um erro estimado da ordem de
0,01%. Assim o erro obtido foi 400 vezes maior do que o esperado e os cientistas não
sabem explicar por que isto ocorre.
PdM: Não poderia ser um erro no experimento realizado?
PYU: Temendo um erro experimental prático ou teórico, antes de publicar o resultado
na revista Nature, em 2010, o Dr. Pohl passou 12 anos repetindo e aprimorando o
experimento e reuniu uma equipe de mais de 30 físicos para conferir os
procedimentos, cálculos e resultados obtidos. Em 2012 o experimento com hidrogênio
muónico foi repetido na Suíça, pela equipe do Dr. Aldo Antognini, sendo obtido um
valor praticamente igual ao obtido na Alemanha. Esta confirmação levanta serias
dúvidas sobre o modelo teórico denominado eletrodinâmica quântica, a teoria
fundamental da força eletromagnética que até hoje passou pelos testes mais severos
da física.
PdM: E qual seria a explicação para a diferença de 4% observada?
PYU: Existem basicamente duas explicações: O modelo usado para descrever a
iteração do próton e do múon contém algum erro ou de fato o próton muda de
tamanho dependendo da partícula com a qual esta associado.
PdM: Mas por que isto é algo tão importante para a física moderna?
PYU: Quando uma teoria física erra na predição do resultado de um experimento isto
mostra que existem falhas nesta teoria, abrindo espaço para que novas teorias surjam,
como é o caso, por exemplo, da Teoria das Cordas que eu desenvolvi em 2005.
PdM: Poderia falar rapidamente desta teoria?
PYU: A teoria que denominei UST (Ulianov String Theory) é uma nova teoria das cordas
que considera que todas as partículas de matéria e energia são análogas a colares de
perolas, ou seja, seqüência de “bolinhas” muito pequenas, onde cada bolinha pode
assumir um valor de carga elétrica positiva ou negativa. Na UST todas as cordas têm o
mesmo tamanho, mas elas se enrolam formando “voltas básicas” de tamanhos
diferentes. E em cada volta existe um ponto de quebra onde a bolinha assume um
valor de massa. Isto pode ser observado na figura a seguir onde uma corda contendo
30 cargas negativas (bolinhas vermelhas) é dividida em 3 voltas básicas, cada uma
contendo 10 bolinhas. A mesma corda é a seguir dividida em 6 voltas básicas, com 5
bolinhas por volta. No final de cada volta básica surge uma bolinha com massa,
representada em preto nesta figura.
PdM: Isto significa que quanto maior o tamanho de cada volta básica, menor será a
massa total?
PYU: Isto mesmo. As voltas básicas de uma corda se organizam lado a lado no espaço,
formando uma membrana. Na UST, por exemplo, a corda que forma um elétron tem
voltas básicas em forma de semicírculos, que se juntam uma ao lado da outra, como
os gomos de uma laranja. Assim o elétron assume a forma uma casca esférica, como se
fosse uma bola de borracha pintada de vermelho, com um único ponto preto pintado
indicando a união de todas as massas, conforme mostrado na figura a seguir.
No caso do próton as voltas básicas têm carga positiva e são bem menores, formando
uma esfera sólida, composta por camadas sucessivas como as cascas de uma cebola,
conforme mostrado na figura abaixo.
A figura a seguir mostra o modelo UST para o átomo de hidrogênio, onde um elétron
captura o próton em seu interior.
PdM: Mas o elétron não é apenas uma bolinha bem pequena que gira em torno do
núcleo?
PYU: Este modelo de elétrons orbitando o núcleo atômico foi derivado do modelo de
planetas em orbita do sol. Entretanto não foi possível determinar experimentalmente
a posição e a velocidade deste “elétron bolinha”. Este fato levou o físico alemão
Heisenberg a formular o famoso principio da incerteza no qual o elétron é modelado
por uma função de onda. Este tipo de função define a probabilidade de encontrar o
elétron em um dado local do espaço em torno do núcleo. Para o átomo de hidrogênio
esta função de onda pode ser representada como uma nuvem que define o orbital do
elétron, conforme mostrado na figura a seguir.
O modelo de elétron na UST obedece às mesmas funções de onda do modelo padrão,
mas o resultado das equações é associado, na UST, a um valor efetivo de carga
elétrica.
PdM: Poderia explicar isto de forma mais simples?
PYU: Imagine que seja solicitado a um cientista que instale alguns sensores para medir
a posição e velocidade de um corredor em uma pista oval de atletismo com 500
metros de comprimento. O cientista não estará presente no dia da prova e recebe
apenas os dados dos sensores. Na execução colocamos 100 atletas correndo em torno
da pista ao invés de apenas um. O cientista colhe os dados e observa espantado:
Quando meço a velocidade do atleta com precisão não consigo medir sua posição
precisa e vice-versa. Assim o cientista modela o atleta como uma faixa pintada sobre
a pista que indica a posição mais provável do atleta estar com, por exemplo, a
probabilidade de 0,2% de achar um atleta em cada metro linear de pista. Para um total
de 100 atletas isto equivale ter 1 atleta para cada 5 metros de pista, o que da fato esta
ocorrendo no teste. Assim partindo de um modelo errado (um único atleta na pista) o
cientista chegou a uma resposta certa (existe um atleta para cada 5 metros de pista),
mas não sabe ainda interpretar o significado final deste resultado, pensando ainda em
probabilidade de achar o atleta a cada metro ao invés de quantidade de atletas por
metro.
PdM: Onde entra neste modelo o tamanho do próton?
PYU: No meu modelo o tamanho do próton esta ligado ao comprimento da corda
básica que por sua vez define a massa do próton. Desta forma a partir da massa do
próton posso calcular o seu tamanho, obtendo o raio do próton (rp) através da
seguinte formula:
Onde c representa a velocidade da luz, mp representa a massa do próton, e  é a
constante de Planck reduzida.
Para este calculo o raio do próton é igual a 0.84123fm (fm significa femtômetro ou
0,000000000000001 metros). Quem tiver interesse, basta pegar o valor destas
contastes físicas, aplicar na formula acima que obterá este valor.
Eu deduzi esta formula em 2005, mas ela ficou 4% abaixo do valor padrão de raio do
próton que é de 0.8775fm. Como 4% é um erro muito grande, naquela época não foi
possível obter uma comprovação prática para minhas teorias.
PdM: Mas este erro de 4% não é o mesmo obtido pela equipe do Dr. Pohl?
PYU: Sim o valor que eles obtiveram foi de 0.8418fm ficando apenas 0,07% acima do
meu valor. A nova medida mais precisa publicada em 2013 foi de 0.8408fm ou seja
0.04% abaixo do meu valor. Quando li o artigo do Dr. Pohl entrei em contato com ele
apresentando a minha formula!
PdM: E ele aceitou o seu resultado?
PYU: O Dr. Pohl concordou que a minha formula calcula com precisão o valor que eles
obtiveram experimentalmente, mas não consegue aceitar os modelos de elétron e de
próton propostos na UST.
PdM:Por que não?
PYU: Os modelos da UST são muito diferentes dos modelos que hoje são aceitos pela
física e os físicos são muito cautelosos quanto a novidades. O Dr. Pohl, por exemplo,
levou 12 anos para verificar que não existiam erros no seu experimento e ainda esta
procurando erros nos modelos básico do experimento com hidrogênio muónico, sem
aceitar que de fato o próton muda de tamanho dependendo da partícula com a qual
esta associado.
PdM: Se e tão difícil para estes cientistas aceitar modelos novos como o “enigma do
tamanho do próton” pode ser resolvido?
PYU: Felizmente o “enigma do tamanho do próton” se tornou um problema que ocupa
a mente de físicos em todo o mundo. Qual quer físico de mente mais aberta ao estudar
a solução que eu estou propondo vai observar que a mesma faz sentido. Uma equação
que calcula o raio do próton com um erro de 0.04% não pode ser apenas mera
coincidência! Alem disso tenho um artigo divulgado na internet que deduz esta
equação passo a passo (ver: http://vixra.org/abs/1302.0085).
PdM: Mas alem desta formula que calcula o raio do próton, qual a sua explicação para
o “enigma do tamanho do próton”?
PYU: O valor de raio de próton que eu obtive considera um próton sozinho isolado no
espaço. Com base nesta informação creio que a pergunta atualmente feita pelos
cientistas (por que no hidrogênio muónico o raio do próton encolheu?) esta errada.
PdM: E qual seria a pergunta certa?
PYU: Para resolver o “proton size pluzze” devemos responder a duas perguntas:
1 - Por que o próton aumenta de tamanho ao formar um átomo de hidrogênio?
2 - Por que o próton não varia de tamanho ao se associar com o múon?
PdM: E quais são as suas repostas para estas questões?
PYU: A resposta da primeira questão pode ser dada por qual quer aluno de segundo
grau que observe a figura abaixo:
Próton no átomo
de hidrogênio
Próton sozinho
Forças
PdM: Lembro apenas das aulas de física que cargas elétricas opostas se atraem.
Olhando a sua figura parece que as cargas negativas do elétron geram forças de
atração sobre as cargas do próton que tendem a esticar o próton e encolher o elétron.
PYU: Isto mesmo as cargas do elétron geram um campo de forças radial sobre o próton
que tendem a aumentar o seu raio. Eu creio que assim o raio do próton fica 4% maior.
PdM: Mas não seria a mesma coisa com o múon? Ele também não esticaria o próton.
PYU: Na UST o múon forma uma membrana semelhante ao elétron, mas com massa
200 vezes maior o que indica que a volta básica do múon é 200 vezes menor que no
elétron. Assim o muon não consegue capturar o próton em seu interior e apenas
orbita em torno do próton, conforme mostrado na figura abaixo.
PdM: Neste caso a força do múon sobre o próton esta apenas em uma direção, sem
tender a esticá-lo. Por isto o tamanho do próton interagindo com o múon é o mesmo
tamanho do próton isolado no espaço?
PYU: Isto mesmo! O conceito básico é tão simples que olhando a figura acima mesmo
um estudante de segundo grau pode resolver o enigma do tamanho do próton.
PdM: Mas se é assim simples por que os físicos não aceitam esta solução?
PYU: Eles ainda estão fazendo a pergunta errada (por que o próton encolheu no
hidrogênio muonico?). Alem disso para aceitar a minha solução eles precisar quebrar 6
ou 7 paradigmas básicos do modelo atual. Minha proposta demanda, por exemplo,
uma revisão do próprio principio da incerteza de Heisenberg, e reinterpretação das
funções de onda do elétron, que são dois pilares da mecânica quântica...
PdM: Em termos práticos o que a sua proposta significa? Qual benefício traria?
PYU: Alem de entender melhor como funciona o universo, meu modelo de elétron
tem por exemplo o potencial de explicar exatamente como os supercondutores
funcionam e assim dar uma base para o desenvolvimento de supercondutores mais
eficientes, mais baratos e que suportam maiores temperaturas, o que gera uma serie
de aplicações práticas para transmissão de energia e transporte.
PdM: O Zen Budismo teve alguma influencia no desenvolvimento do seu trabalho?
PYU: Posso afirmar que o Zen Budimo teve grande influência sobre dois aspectos do
meu trabalho. Em primeiro lugar meu trabalho é rico em dualidades opostas que
significam a mesma coisa. Por exemplo no modelo UST as “bolinhas” que eu citei tem
o nome técnico de uspheres. Sob um ponto de vista uma usphere é a menor coisa do
universo tendo o seu diâmetro igual ao comprimento de Planck. Em outro ponto de
vista o universo inteiro pode estar contido dentro de uma única usphere. Um texto
budista famoso diz o seguinte:”...das coisas pequena ela e a menor de todas, das
coisas grandes é e maior de todas”. A mesma coisa pode ser dita sobre a usphere...
O segundo aspecto e que alguns detalhes de meu trabalho vieram de forma intuitiva,
com “insights” ocorrendo em momentos que eu estava praticando meditação Zen
Budista. Por exemplo, durante uma meditação profunda “ouvi” a frase “prótons são
como cebolas” proferida com a voz do personagem de desenho animado Shrek (no
desenho ele fala a frase “ogros são como cebolas”). Alem disso em momento de
meditação “visualizei” algumas imagens que resolveram problemas em que eu estava
trabalhando, como por exemplo dois elétrons colidindo ao formar um átomo de
hidrogênio. Creio que são acessos ao meu inconsciente (ou algum inconsciente
coletivo) facilitados pela meditação Zen.
PdM: Como as pessoas podem ter acesso ao seu trabalho?
PYU: Todos os artigos que eu escrevi estão publicados nesta pagina:
http://vixra.org/author/policarpo_yoshin_ulianov
Os links abaixo tratam dos temas desta entrevista:
Emergência do Paradigma Elétron-Membrana: http://vixra.org/abs/1302.0083
Nova teoria das cordas: http://vixra.org/abs/1302.0086
Dedução do raio do próton: http://vixra.org/abs/1302.0085