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James Watson Cronin

James Watson Cronin: A assimetria que possibilitou a criacão do universo material

Havia um pouco mais de matéria que de antimatéria no big-bang. Ainda bem!

Um tanto cansado da rotina de sua área tradicional de trabalho – aceleradores de partículas -, o físico norte-americano James Watson Cronin, 68 anos, decidiu, em 1992, que passaria a explorar a região de energia dos raios cósmicos. Mas decidiu igualmente que levaria para seu novo campo de atuação, sem dúvida bem mais especulativo, a filosofia de trabalho pragmática da comunidade dos físicos de aceleradores, que inclui entre seus pilares usar sempre a melhor tecnologia de ponta disponível para pesquisa e, se necessário, desenvolver a instrumentação apropriada aos objetivos de cada projeto.

Foi a partir dessas decisões que ele começou a idealizar o projeto do Observatório Pierre Auger de Raios Cósmicos que, coerentemente com sua experiência passada, é bastante inovador na concepção técnica e dispõe de uma série de equipamentos desenhados especificamente para os objetivos de detecção das partículas de altas energias.

Cronin, que em 1980 dividiu com o colega Val Logsdon Fitch o prêmio Nobel de Física, pela descoberta das violações de princípios fundamentais de simetria no decaimento dos mesons-k neutros, esteve em São Paulo em julho, participando da cerimônia que marcou o apoio formal do Brasil ao projeto Pierre Auger. E foi nessa ocasião, no Instituto de Física Gleb Wataghin, na Unicamp, que ele concedeu a Mariluce Moura a entrevista que se segue.

O senhor poderia tentar explicar em palavras inteligíveis para um leigo o que é antimatéria, um conceito fundamental na descoberta que lhe valeu um Nobel?
Antimatéria? O.k. É um fato descoberto empiricamente para toda porção de matéria. Tomemos um hidrogênio: é um próton com um elétron girando em volta. Mas sabemos que há um antipróton. Foi descoberto e fisicamente produzido num acelerador. E a natureza da antimatéria é tal que, quando se encontra com matéria, ela se destrói e simplesmente se torna… bem, digamos, pura energia ou partículas instáveis e acaba se transformando no que chamamos fótons ou “partículas leves”. Mas o importante é que não poderia haver nenhuma vida, não poderia haver nada se tivéssemos uma igual mistura de matéria e antimatéria. É extremamente importante que a Natureza de algum jeito tenha sido capaz de desdobrar-se de tal modo que a matéria dominasse, nas galáxias com certeza e, provavelmente, no Universo. Então, toda partícula é gêmea de uma antipartícula, o próton é carregado positivamente, e o antipróton, negativamente. E quando eles se juntam, todas as estruturas se anulam.

O senhor e Val Fitch receberam o prêmio Nobel em 1980 pela descoberta das violações de princípios fundamentais de simetria no decaimento de mesons-k neutros. O que isso tem a ver com a relação entre matéria e antimatéria?
Creio que não é o caso de explicar aqui os detalhes dessa violação de simetria em mesons-k. O que de fato interessa é que encontramos uma violação no que pensávamos ser uma simetria entre matéria e antimatéria. E vimos que, de fato, no estudo em detalhe dessa partícula elementar encontra-se uma pequena diferença nas leis da física, entre o universo da matéria e o universo da antimatéria. E acho que a importância da descoberta transcende de longe a própria física das partículas, porque ela permite que se entenda como o Universo começou com um big-bang quente, ou o que quer que seja, onde a energia é tão alta que não há como separar matéria e antimatéria.

Contudo, com a violação da simetria, e alguns outros detalhes, a assimetria resultante entre matéria e antimatéria pôde conduzir a um pequeno excesso de matéria. E o modo como percebemos as coisas agora nos diz que no big-bang havia quase tanta matéria quanto antimatéria, mas um pouquinho menos desta, algo, digamos, como uma parte em um bilhão. E, no mais, toda matéria e antimatéria se aniquilaram produzindo os fótons, esse pano de fundo de microondas que está lá, do qual sabemos e que vemos. O que sobrou, somos nós: uma parte em um bilhão. Isso foi tudo o que foi preciso para fazer a matéria do Universo. Se você calcular a quantidade de matéria, ou seja, os prótons, e calcular os fótons, é exatamente este o fator que encontrará, de um em um bilhão.

Mas exatamente o que impediu que no big-bang matéria e antimatéria se aniquilassem completamente ?
Mas elas se destruíram! Só que por causa da assimetria, da violação da simetria, um pouco de excesso foi produzido. Quero lembrar que foi o físico Andrei Sakarov, num artigo publicado em 1967 num jornal russo, quem primeiro exprimiu a idéia de como a noção de uma assimetria entre matéria e antimatéria poderia conduzir a um universo dominado pela matéria. Foi ele, portanto, a primeira pessoa que apontou a significação cosmológica do nosso experimento, que havia sido feito três anos antes, em 1964.

O senhor poderia estabelecer uma relação entre a sua descoberta e as mais recentes especulações cosmológicas?
Você deve estar se referindo às mais recentes medições cosmológicas, ao “universo plano”, coisas dessa natureza. Mas acho que a importância da nossa descoberta, no que toca à cosmologia, é o que acabamos de discutir, ou seja, ela permite entender por que estamos num universo dominado pela matéria. As novas descobertas da cosmologia são fantásticas. Sabemos agora que, ao que parece, o Universo é muito plano, não tem uma geometria curva de um modo ou do outro. E temos também estes belos sinais do Universo muito jovem, ainda com 4 mil anos, quando o pano de fundo de microondas foi originado.

E o fechamento do Universo? Ele vai entrar em colapso ou vai continuar a se expandir?
Bem, o que sugerem os dados atuais – e são dados, não especulações – é que ele não vai se fechar nem explodir, apenas gradualmente irá crescendo. Não há fim para ele.

Quais são suas expectativas quanto ao Observatório Pierre Auger?
Minhas esperanças são de que sejamos capazes de coletar eventos de alta energia o bastante e que eles mostrem, por seu caráter, tanto o que são quanto de onde vêm, e que tipos de energia têm. Esses eventos deverão nos dar os tipos de pistas de que precisamos para decidir se há desordem no Universo jovem ou que processos nele acontecem, se há objetos astrofísicos que não conhecemos etc. Quem sabe nos dêem algumas pistas de coisas que simplesmentenão entendemos na nova física, coisas necessárias para entendermos nossas medições. Nosso trabalho, então, é fazer as melhores medições possíveis e, ao mesmo tempo, excluir quaisquer preconceitos sobre as respostas que estaremos encontrando.

O senhor vê seu trabalho no Pierre Auger como uma conseqüência natural daquela pesquisa que lhe valeu o Nobel?
A única coisa em comum entre um momento e outro é a nossa procura por fenômenos grandes e importantes. Tem a ver com a cosmologia, num certo sentido. Ela estava presente quando fizemos o experimento original, ainda que estivéssemos trabalhando num espaço apertado como um acelerador. E sempre me espantou que ali tivéssemos feito algo tão especial, tão misterioso e com conseqüências de tão extraordinária magnitude.

Vocês não estavam procurando o que encontraram?
Não. E isso é o que chamamos “cientificidade”: você faz uma coisa numa direção e, no fim das contas, faz uma descoberta que tem conseqüências extraordinárias.

O trabalho com o Observatório Pierre Auger vai obrigá-lo a vir ao Brasil com freqüência?
O meu trabalho, além de procurar ficar a par do que as outras pessoas estão fazendo, é tentar garantir o apoio político e financeiro para o projeto. Temos um diretor de projeto que realmente se ocupa de todos os detalhes. Isso quer dizer que eu venho para o Brasil, vou ao Vietnã, à Argentina, aonde for preciso. Aqui já estou certo de que temos o apoio do Estado de São Paulo e também do governo federal. Na Argentina temos um apoio extraordinariamente bom da província de Mendoza, mas ainda temos problemas com o governo federal.

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