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Física

As forças da natureza

Belmiro Wolski

O funcionamento harmonioso do universo pode ser explicado através de quatro tipos de forças. Convivemos rotineiramente com pelo menos duas delas, mas dificilmente questionamos sua existência. O simples fato de podermos fazer uma caminhada está relacionado a uma força: a da gravidade. Sem ela, flutuaríamos sem condições de tocarmos compassadamente o solo com nossos pés. É a força gravitacional que determina nosso peso, que orienta o curso dos rios e a forma como as plantas crescem. Ë a força que mantém os planetas em suas órbitas e que possibilita a formação de estrelas através da condensação de poeira cósmica.

O segundo tipo de força é a eletromagnética. É ela que rege o comportamento entre as cargas elétricas, determinando a força atrativa entre cargas de sinais contrários e a força repulsiva entre cargas de mesmo sinal. Também é a força responsável pela atração e repulsão entre pólos magnéticos. Mas não é só isso. A força eletromagnética é a responsável pela geração da luz, que é uma onda eletromagnética, assim como as demais formas de radiação eletromagnética como os raios X e raios gama. Ë também graças à força eletromagnética que a matéria, de uma maneira geral, parece ser tão compacta. Na realidade, as distâncias relativas entre as partículas que compõem a matéria são tão grandes, que se não fosse a força eletromagnética, poderíamos atravessar sem dificuldades uma grossa parede de concreto.

O terceiro tipo de força é chamado força nuclear forte. É uma força de curto alcance que mantém coesos os prótons em um núcleo de átomo. Caso ela não existisse, não seria possível a existência da matéria como a conhecemos. Isto porque a força eletromagnética promoveria a dispersão dos prótons do núcleo e jamais teríamos os agrupamentos de prótons, elétrons e nêutrons que caracterizam os diferentes tipos de elementos químicos. O equilíbrio entre a força nuclear forte e a eletromagnética nos núcleos de átomos, pode ser rompido, favorecendo esta última, de maneira a provocar a desintegração do núcleo. Isto pode ser conseguido bombardeando com um nêutron um núcleo de um átomo de elevado número atômico. Com o choque, as partículas do átomo sofrem um deslocamento momentâneo. Com isto, a força nuclear forte, que é de curto alcance, pode tornar-se inferior à eletromagnética, de longo alcance, prevalecendo então a força repulsiva elétrica entre os prótons. O núcleo então se desintegra, liberando energia e bombardeando com seus nêutrons os átomos vizinhos que por sua vez também explodirão e bombardearão outros núcleos, numa reação em cadeia, conhecida como fissão nuclear.

A força nuclear forte age também em níveis menores em partículas chamadas de quarks. Os quarks são chamados de “os tijolos da matéria”, pois são as menores partículas que compõem a matéria.

Finalmente o quarto tipo é chamado de força nuclear fraca. É a força responsável pela radioatividade, que é uma propriedade de alguns tipos de núcleos de emitirem partículas ou radiação eletromagnética.

O sonho de todo físico é elaborar uma teoria única que englobe os quatro tipos de força. Já se conseguiu uma teoria bem sucedida que unifica a força eletromagnética, a força nuclear fraca e a força nuclear forte. Esta teoria é conhecida como Modelo Padrão. Entretanto, não se trata de uma teoria que agrade aos físicos teóricos, por se tratar de uma verdadeira colcha de retalhos. Ou seja, é um aglomerado de fórmulas e constantes que apesar de predizerem com precisão o comportamento das partículas nos grandes aceleradores, ainda está longe do sonho da unificação, principalmente, por não contemplar a força da gravidade. Esta última é a mais rebelde de todas as forças, pois até hoje não se conseguiu elaborar uma teoria quântica bem sucedida para explicá-la. Espera-se que futuramente todas as quatro forças possam ser unificadas em uma única teoria. Esta seria a chamada Teoria Geral da Unificação, ou das iniciais em inglês, GUT. Trabalho garantido para as próximas gerações de físicos. Quem sabe se não há ainda um quinto tipo de força, talvez relacionado aos fenômenos paranormais?