Teria o Universo ao nosso redor uma estrutura fundamental que pode ser vislumbrada por meio de números especiais?
O brilhante físico Richard Feynman (1918-1988) notoriamente pensou assim, dizendo que há um número com o qual todos os físicos teóricos de valor deveriam “se preocupar“. Ele o chamou de “um dos maiores mistérios da física: um número mágico que chega até nós sem a compreensão do homem”.
Esse número mágico, chamado constante de estrutura fina, é uma constante fundamental, com um valor quase igual a 1/137. Ou 1/137.03599913, para ser mais preciso. É denotado pela letra grega alfa – α.
O que é especial sobre alfa é que ele é considerado o melhor exemplo de um número puro, que não precisa de unidades. Na verdade, ele combina três constantes fundamentais da natureza – a velocidade da luz, a carga elétrica transportada por um elétron e a constante de Planck, como explica o físico e astrobiólogo Paul Davies à revista Cosmos. Aparecer na interseção de áreas-chave da física como relatividade, eletromagnetismo e mecânica quântica é o que dá a 1/137 seu fascínio.
O físico Laurence Eaves, professor da Universidade de Nottingham, acha que o número 137 seria aquele que você sinalizaria aos alienígenas para indicar que temos alguma medida de domínio sobre nosso planeta e entendemos a mecânica quântica. Os alienígenas também saberiam o número, especialmente se desenvolveram ciências avançadas.
O número também preocupou outros grandes físicos, incluindo o ganhador do Prêmio Nobel, Wolfgang Pauli (1900-1958), que ficou obcecado por ele durante toda a vida.
Pauli brincou:
“Quando eu morrer, minha primeira pergunta ao Diabo será: Qual é o significado da constante de estrutura fina”
Pauli também se referiu à constante de estrutura fina durante sua palestra no Nobel em 13 de dezembro de 1946 em Estocolmo, dizendo que uma teoria era necessária para determinar o valor da constante e “assim explicar a estrutura atomística da eletricidade, que é uma qualidade essencial de todos os átomos atômicos fontes de campos elétricos que realmente ocorrem na natureza.”
Um uso desse número curioso é medir a interação de partículas carregadas como elétrons com campos eletromagnéticos. Alfa determina a rapidez com que um átomo excitado pode emitir um fóton. Também afeta os detalhes da luz emitida pelos átomos. Os cientistas foram capazes de observar um padrão de mudanças na luz proveniente dos átomos, chamado de “estrutura fina” (dando à constante seu nome). Esta “estrutura fina” foi vista na luz do Sol e na luz proveniente de outras estrelas.
A constante figura em outras situações, fazendo os físicos se perguntarem o porquê. Por que a natureza insiste nesse número? Ela apareceu em vários cálculos da física desde a década de 1880, estimulando inúmeras tentativas de se chegar a uma Grande Teoria Unificada que incorporasse a constante desde então. Até agora, nenhuma explicação única funcionou. Pesquisas recentes também introduziram a possibilidade de que a constante tenha realmente aumentado nos últimos seis bilhões de anos, embora ligeiramente.
Se você gostaria de saber a matemática por trás da constante de estrutura fina mais especificamente, a maneira como você chega em alfa é colocando as 3 constantes h, c e e juntas na equação –
À medida que as unidades c, e e h se cancelam, o número “puro” de 137,03599913 é deixado para trás. Por razões históricas, diz o professor Davies, o inverso da equação é usado 2πe2 / hc = 1 / 137,03599913. Se você está se perguntando qual é o valor preciso dessa fração – é de 0,007297351.
(Fonte)
Colaboração: Henrique Carvalho
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