Monopólos magnéticos indescritíveis podem estar escondidos bem acima de nós, afirma novo estudo: WebCuriosos

Em algum lugar no cosmos, existe o equivalente físico de um unicórnio. Ter apenas um vislumbre dessa estranheza que parece a ponta isolada de um ímã seria como um farol na noite, apontando o caminho para teorias grandiosas e unificadoras de absolutamente tudo.

No entanto, além de um pequena exceção no início dos anos 1980ninguém viu nada que remotamente se parecesse com a lendária fera da física de partículas, o magnético monopolo.

É claro que os físicos podem simplesmente estar procurando por eles nos lugares errados. Uma nova análise realizada por uma equipe internacional de pesquisadores reduziu os locais a serem observados, modelando a criação de monopolos magnéticos no caos das colisões no alto da atmosfera.

O seu trabalho utiliza os resultados de experiências altamente sensíveis que já procuram sinais de monopolos magnéticos nas colisões de partículas em aceleradores poderosos, presumindo que também teriam detectado as mesmas pistas provenientes das colisões acima.

Ao modelar a produção de monopolos magnéticos nos detritos de átomos destruídos por raios cósmicos de alta velocidade, a equipe poderia colocar com segurança alguns limites rígidos na quantidade de energia necessária para produzir um.

Não é exatamente o anúncio emocionante que gostaríamos de fazer sobre a existência da partícula, mas é assim que a ciência funciona. E, francamente, valeria a pena esperar pela sua descoberta.

Se os monopolos magnéticos são unicórnios, as cargas elétricas são cavalos. Eles são trabalhadores, fáceis de encontrar e ninguém diria que eles não existem.

Ao deduzir as equações do eletromagnetismo no século 19, o matemático escocês James Clerk Maxwell modelou o movimento da carga negativa do elétron. A partir disso, obtemos correntes elétricas e o impulso e a atração de um campo magnético.

O problema é que também podemos trocar características desta equação e utilizar o equivalente magnético de uma carga negativa. Um monopolo magnético. Curiosamente, estas mesmas equações revelam agora como os campos magnéticos em movimento induzem correntes elétricas.

A física é construída com base em simetrias como essa, embora por si só possa ser apenas uma sombra lançada pela matemática, fazendo pouco para provar que um monopolo magnético realmente existe.

Foi só no início da física quântica que o teórico Paul Dirac reconsiderou esta simetria sob uma nova luz, raciocinando através de meios mais complexos que se existisse um único monopolo magnético no Universo, as cargas eléctricas teriam de vir em tamanhos discretos.

O fato de as cobranças serem de fato 'quantizadas' novamente não prova nada. Mas, pouco a pouco, à medida que as teorias quânticas de campos cresceram, nada excluiu ainda a existência de um monopolo magnético.

Na verdade, na década de 1970, quando os físicos começaram a perceber que os campos quânticos se tornavam indistinguíveis em energias suficientemente altas, ficou claro que uma tipo de onda surgiria que, para todos os efeitos, se comportaria como um monopolo magnético.

Meio século depois, a caça a este unicórnio da física persiste na esperança de que talvez – se apanharmos um – também tenhamos pistas sobre a forma como a física poderá emergir de uma teoria unificada de alta energia.

Na maior parte dos casos, apesar de muita procura, esta procura resultou de mãos vazias. Um único pontinho em um experimento de Stanford agitou brevemente o debate, mas sem muita replicaçãodesde então tem sido visto como “apenas uma daquelas coisas” que acontecem na ciência.

A maioria das pesquisas concentrou-se em peneirar monopolos magnéticos que teriam sido criados nas fornalhas do Universo primitivo. Mas os modelos que explicam a sua criação são frustrantemente escassos em detalhes, o que significa que só podemos arriscar um palpite sobre como seriam.

Os aceleradores de partículas poderiam tirar alguém da escuridão, mas apenas se os monopolos magnéticos pudessem ser criados a partir de energias relativamente baixas. E mesmo assim, somente quando o acelerador estiver funcionando.

Os raios cósmicos, por outro lado, estão sempre lançando chuvas de partículas gordas e exóticas na superfície, muitas delas em energias que os colisores ainda não conseguem alcançar.

Se um deles cuspir um monopolo magnético adequadamente rechonchudo no futuro, precisaremos estar atentos. De acordo com os resultados deste estudo, experiências como a do Observatório de Neutrinos IceCube, no Pólo Sul, podem ser uma boa aposta para os detectar, desde que tenham massa suficiente.

Afinal, existem tantos cantos da física onde um unicórnio enorme pode se esconder.

Esta pesquisa foi publicada em Cartas de revisão física.