LHC e o Fim do Mundo

Esse post merece ser dividido em dois. A motivação foi uma palestra que assisti do Dr. Michelangelo Mangano, cientista do CERN, em parte responsável pelo contato do LHC com a imprensa. Parte das conferências de imprensa sobre o LHC e seus possíveis riscos foi dada por ele, e inclusive me parece que ele chegou a representar o LHC em processos jurídicos abertos por desocupados, alegando que os cientistas querem destruir o mundo.


No primeiro post falarei sobre essa idéia. No segundo, sobre a nova era de informação acessível, internet, e o tanto de bobagens que podem sair daí.

Pra começar, vamos ao experimento. O  LHC vai colidir prótons com prótons, a uma velocidade nunca antes feita em laboratório. Está equipado com 5 detectores diferentes, cada um especializado para uma tarefa específica. Já sabemos que esse tipo de colisão gera coisas interessantes. Muitas partículas novas foram descobertas de colisões semelhantes. E, mais importante, a única coisa que sabemos fazer a nível subatômico é colidir partículas. Para mais informações, google (o artigo da Wikipedia está horrível, evitem).

A alegação de algumas pessoas (não especialistas no assunto, algumas (a maior parte) nem físicos) é que o LHC vai criar um buraco negro e sugar todo o planeta, causando o fim da humanidade. Algumas pessoas não se contentam somente em reclamar, mas resolvem abrir processos na justiça, como falei.

Pra começar, de onde eles tiraram essa idéia?

Em alguns modelos de dimensões extras, uma solução de buraco-negro existe. Em outras palavras, se dimensões extras, além das 3 de espaço e uma de tempo que vemos, existirem, pode ser, quem sabe, que mini-buracos negros sejam criados em colisões de altas energias. E talvez, o LHC tenha a energia suficiente para essas colisões.

Então já temos grandes "se"'s nessa história. Vou apresentar o resumo da palestra mencionada (baseada num  artigo do mesmo Dr.). Aqui a minha análise é superficial. No artigo é bem feita e detalhada. Mas como o objetivo aqui é divulgação científica, eu me permito pecar em falta de exatidão. Então vamos considerar que todos esses "se"s sejam satisfeitos. Vamos ver que outros argumentos temos pra dizer que o LHC é seguro.

Reversibilidade: Como novas partículas são detectadas? Simples. Temos inicialmente duas partículas, A e B, que colidem gerando C. C é muito massivo e é mais estável para esse decair novamente, se transformando de novo em A e B. Em outras palavras, temos a reação

A+B → C → A+B

Ainda que C dure um tempo muito pequeno, temos formas de detectar que ele existiu. Todas as partículas, exceto os quarks up, down, elétrons, fótons e neutrinos, são detectadas dessa forma. O "sinal" que C deixa se chama ressonância, e podemos vê-las em nossos detectores. Então, assim como todas as outras partículas, não há porque imaginar que um buraco-negro, se criado, não decaia novamente em A+B. Então, avancemos mais um pouco, e digamos que existe algum mecanismo, desconhecido, que permita que A+B → C mas não permita o inverso, ou seja C → A+B.

Radiação Hawking: Hawking mostrou que, de acordo com as teorias muito bem conhecidas e verificadas experimentalmente, os buracos-negros emitem radiação. Em O termo pra isso ficou "evaporar", o buraco-negro vai perdendo massa, e liberando fótons (ondas eletromagnéticas) à medida que "evapora". Hawking mostrou ainda que quanto menor o buraco-negro maior a radiação emitida, e menos tempo ele dura. Um mini-buraco-negro, como os que seriam formados no LHC, duraria frações de segundos. Pra ser mais preciso, algo da ordem de 10 ^-27 s, ou 0,000000000000000000000000001 segundos. Ainda que ele consiga capturar algumas outras partículas nesse tempo ínfimo, ele vai evaporar da mesma forma. Novamente, digamos que a Radiação Hawking não vale para mini-BNs, nessa escala alguma nova teoria seja necessária (esse ponto tenho que admitir que faz sentido). Vamos ver o que mais temos.

Mecanismo de decaimento de Schwinger: Como o BN seria formado a partir de Quarks, há de se supor que ele seja carregado (possua uma carga, elétrica, ou de cor). Esse mecanismo diz que tal configuração não é estável, e assim como a radiação Hawking, tal objeto decairia. Mais uma vez, vamos dizer que isso não acontece.

Modelos de Acreção: Mangano considera então que esses miniBNs não evaporam. O BN começa muito pequeno, e vai comendo matéria aos poucos. Partícula por partícula. Ao contrário do que se imagina, ele não suga tudo pra si, apenas o que está muito próximo. Estamos falando aqui de dimensões de partículas elementares, menores do que qualquer coisa que já conseguimos detectar até hoje. Então o BN é criado no LHC em repouso (o que já é muito improvável de acontecer), é atraído para o centro de gravidade da Terra e vai comendo matéria aos poucos. A interação com o material da Terra faz ele perder velocidade até ficar parado no centro da Terra, e dali ele começa a comer tudo. Considerando números altíssimos para a densidade da Terra (maior a densidade, maior o crescimento), Mangano faz o cálculo de quanto tempo demoraria para o BN ficar do tamanho de um átomo, e então para dobrar de tamanho (para 2x o tamanho de um átomo). E finalmente para se tornar "realmente perigoso". Quase todos os modelos fornecem um tempo maior que 10 bilhões de anos. Pra quem não sabe, temos muitas razões para acreditar que o Sol não sobrevive mais que 6 bilhões de anos. Ou seja, antes que esse BN possa fazer alguma coisa, já seremos devorados pela gigante vermelha que o Sol vai se tornar.

No entanto existe um modelo em particular que poderia gerar problemas, que dá um tempo de "amadurecimento" de alguns milhares de anos. Vamos ver o que mais podemos analizar.

Raios Cósmicos:  A energia máxima das colisões no LHC será de 14 TeV (Tera-eletronvolts). Mas recebemos a cada momento, em todos os cantos da Terra, partículas muito mais energéticas, os chamados raios cósmicos. Muito mais significa 10²⁰ eV, ou seja, colisões (com os prótons que já existem na atmosfera) de 10000000 vezes mais energéticas que as que serão feitas no LHC. Como o próprio Mangano diz no artigo, "qualquer coisa que puder ser criada em aceleradores na Terra já está sendo feita pela natureza". Então, se tais buracos-negros puderem ser formados, eles já estão sendo formados na nossa atmosfera, aos montes. A estimativa é de 10²² colisões acima da energia do LHC desde a existência da Terra. E ainda estamos aqui...

Mas vamos supor que, justamente por serem muito energéticos, eles interajam fracamente com a Terra, e passam direto (todos eles). O Sol é algumas centenas de vezes maior que a Terra. Se a Terra fosse um grão de coentro, o Sol seria uma bola de futebol. Além de muito mais massivo, é bem maior, e recebe uma quantidade bem maior de raios cósmicos. Por ser muito massivo, o Sol tem uma chance bem maior de "segurar" esses mini-BNs. E mesmo assim ele existe há uns 5 bilhões de anos...

Digamos que esses BNs são tão desgraçados, que também passam direto pelo Sol. Mas eles dificilmente escapariam da densidade de Estrelas de Neutrons e Anãs Brancas. A idade avançada desses objetos mostra que eles não foram engolidos por um mini-BN até hoje. O que dá mais um ponto pro LHC.

Se, mais uma vez, esses BNs forem tão fracamente interagente que não são parados por esses objetos (uma Anã Branca por exemplo chega a densidades de 1 tonelada por cm cúbico), não há porque imaginar que eles interagiriam com a Terra, muito menos densa e menor que isso.

Resumindo a ópera. Para um Mini-BN destruir a Terra é necessário:

• Que dimensões extras existam
• Que a Radiação de Hawking e de Schwinger não funcione para eles
• Que eles não decaiam em outras partículas, por algum mecanismo mágico
• Que eles sejam suficientemente interagentes
• Que a energia do LHC seja suficiente para criá-los

Ainda assim, se tudo isso for satisfeito

• Ainda não detectamos nenhum em Raios Cósmicos, que são absurdamente mais energéticos que o LHC
  
• A Terra, o Sol, Estrelas de Neutrons, Anãs Brancas, etc, existem (BNs formados em colisões energéticas dificilmente deixariam esses objetos, principalmente os mais densos, inteiros)
  
• Muito possivelmente o Sol destruiria a Terra bem antes que qualquer BN hipotético e que viole todas essas condições possa sonhar em fazer isso.

É isso. Espero ter deixado claro que não existe risco. Aliás, existe, assim como existe o risco do universo se desintegrar exatamente agora, sem nenhum motivo. Ou a chance de você ganhar na loteria 5 vezes seguidas sem fazer nenhum jogo. Essas coisas podem acontecer, mas tudo indica que não vão.

Em breve comento sobre aspectos "gerais" disso. Esse medo recente da sociedade, e do que pode vir a se tornar uma nova caça às bruxas (dessa vez com as bruxas sendo os cientistas).