Quem curte passear pelo Mega Curioso já deve ter ouvido falar da proporção áurea, uma constante real algébrica irracional (você pode ver aqui como calculá-la). Ela está em toda a parte, na natureza e na arquitetura, no rosto das mulheres e nos legumes. Acima do horizonte, porém, outro número reina: a constante de estrutura fina, o número puro que molda o Universo e que, agora, tornou-se mais acurado graças ao trabalho de uma equipe de físicos obstinados.
Definida pela letra grega alfa, ela é a constante física fundamental que quantifica a força da interação eletromagnética entre partículas elementares carregadas. Como grandeza adimensional, a constante de estrutura fina não tem unidade e é definida pela razão 1/137.
O número, pequeno, implica em um eletromagnetismo fraco; por isso, as partículas carregadas formam átomos cujos elétrons podem mudar de órbitas e formar ligações químicas. Se a constante fosse menor ou maior, as estrelas não seriam capazes de criar carbono, e a vida baseada nele não existiria.
A constante de estrutura fina foi introduzida em 1916 pelo físico Arnold Sommerfeld para quantificar o minúsculo intervalo entre duas linhas no espectro de cores emitido por certos átomos (eles podem ser vistas acima, na imagem de um interferômetro).Fonte: CPI/Reprodução
“Em nosso mundo cotidiano, tudo é gravidade ou eletromagnetismo. Por isso, alfa é tão importante”, disse o físico da Universidade da Califórnia Holger Müller à Quanta Magazine.
Superação contínua
Era dele o melhor resultado até então alcançado, há nove anos, e agora superado por uma equipe do parisiense Laboratório Kastler Brossel, que chegou à mais precisa medição da constante de estrutura fina, até a 11ª casa decimal: a = 1 / 137,03599920611, com uma margem de erro de 81 partes por trilhão.
Saïda Guellati-Khélifa chegou a esse resultado depois de 22 anos medindo a constante de estrutura fina através da força com que átomos de rubídio pulam de suas órbitas ao absorver um fóton. Foi uma medição dela, aliás, que Müller superou em 2011.
A física Saïda Guellati-Khélifa trabalha em seu laboratório, em Paris.Fonte: Quanta Magazine/ean-François Dars e Anne Papillaut
A precisão alcançada vai permitir a pesquisadores que testem a teoria das inter-relações entre as partículas elementares, o chamado Modelo Padrão da Física de partículas, uma teoria quântica de campos que descreve as forças fundamentais forte, fraca e eletromagnética.
O trabalho continua
Entre os valores encontrados por Guellati-Khélifa e Müller há uma diferença no sétimo dígito (o que é maior que a margem de erro observada nas duas medições). Um ou ambos estão errados – como o número encontrado por Guellati-Khélifa é mais preciso, está sendo considerado o correto.
As duas equipes, porém, vão continuar a buscar mais precisão, melhorando as configurações dos experimentos. Em Paris, a câmara de vácuo usada será substituída, enquanto a equipe da Califórnia ganhou um laser novo, com feixe mais amplo.
Holger Müller em seu laboratório em Bekeley.Fonte: Berkeley Lab/Damon English/Divulgação
De qualquer maneira, os dois números encontrados são próximos o bastante do valor de alfa observado em medições do fator g de Landé (um termo multiplicativo que aparece na expressão dos níveis de energia de um átomo em um campo magnético fraco). Se os valores fossem diferentes, a resposta seria que uma nova partícula havia sido descoberta.
Mas os números dos dois grupos de físicos concordam com as melhores medições do fator g, confirmando o Modelo Padrão. “É o acordo mais preciso entre teoria e experimento”, disse Guellati-Khélifa.
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