Planeta Azul: A Última Cartada de Einstein
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A descoberta do quinto estado, em contrapartida, foi um anúncio revolucionário. O mundo soube de sua existência num texto publicado por Einstein em 1925. Com esse trabalho, Einstein fechou com chave de ouro uma investigação cujo resultado final tornava iguais a matéria comum, composta por átomos, e a luz, que até a virada do século era apenas um enigma. Em poucas palavras, Einstein disse que, em certas condições, a matéria comum poderia se comportar como a luz.
Essa previsão foi demonstrada em laboratório somente agora — uma proeza de dois físicos americanos, Carl Wieman, da Universidade do Colorado, e Eric Cornell, do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia, também no estado do Colorado. Eles tiveram de criar um frio extremo, uma das situações em que o quinto estado surge. Usando uma minúscula amostra de apenas 2 000 átomos de rubídio, um metal prateado sem uso comercial, bateram todos os recordes de resfriamento. Quase alcançaram o zero absoluto, que corresponde a 273 graus Celsius abaixo de zero. Se a marca fosse atingida, os átomos estariam totalmente parados. Mas, embora seja impossível atingir o zero absoluto, o rubídio chegou muito, muito perto: ficou apenas 150 bilionésimos de grau acima da imobilidade total. Então, foi como se os átomos se desmanchassem, porque deixaram de agir como partículas e adotaram o comportamento de uma onda luminosa.
Não é que aquele conjunto de átomos "vire" luz. É que ele passa a se comportar como se fosse um feixe de luz. Para entender esse fenômeno, é importante mergulhar num dos fascinantes conceitos da Física moderna. Ela define o átomo não apenas como partícula, mas também como onda. Que diabo de onda é essa? É simples. Átomos estão permanentemente em movimento. Sempre. A questão é saber que trajetória ele descreve, a posição exata em que ele se encontra a cada instante, e a que velocidade ele se desloca. Na busca dessas respostas, os físicos perceberam que podiam apontar as velocidades e as posições dos átomos por meio de equações matemáticas usadas para descrever as trajetórias de ondas comuns como a do som.
Essas ondas davam a probabilidade de as partículas, em cada instante, ter uma certa velocidade ou posição.
Em temperaturas normais, ou aquecidas, os átomos se movem desordenadamente, e suas ondas são bem complexas.
Como um corre-corre em praça pública. É o que se vê em todos os outros estados da matéria. Um corre-corre em maior ou menor grau. Mas, com o intenso resfriamento e a conseqüente lentidão dos movimentos, o que se verificou é que aqueles 2 000 átomos de rubídio ficaram cada vez mais comportados. Suas ondas cresceram muito, e aí se juntaram, formando um grande e único vagalhão. Bem de acordo com a teoria de Einstein.
Essa união é que produz o quinto estado da matéria: um concentrado de átomos marcando passo em ordem unida. "É como se fosse um só átomo, um átomo gigante", disse Eric Cornell à SUPER. "Não há nada parecido em nenhum lugar do Universo conhecido." Com a sua experiência bem-sucedida, Cornell e Wieman estão abrindo as comportas de tecnologias que hoje nem podemos imaginar.
O pontapé inicial para descobrir que a luz é composta de átomos foi dado, sem querer, pelo alemão Max Planck, em 1900.
A questão era a seguinte: se um raio de luz é decomposto em cores, cada cor carrega uma parte da energia original do raio. Exemplo: a 5 000 graus Celsius, a temperatura da superfície do Sol, a maior parte da energia fica com o amarelo. Por isso, ele é amarelo. Planck queria uma fórmula para explicar essa distribuição da energia. Inicialmente, bateu cabeça tratando a luz como uma onda. Não chegou a lugar nenhum. Afinal, resolveu repartir a energia da luz em pequenos pacotes (cada pacote recebeu o nome de quantum), como se fossem minúsculas partículas, e matou a charada. Ou melhor: começou a matá-la.
Planck, é bom deixar claro, não sabia bem o que estava fazendo. A repartição da luz em pacotes (os quanta) foi quase um ato de desespero, como descreveriam depois os alemães Jagdish Mehra e Helmut Rechenberg, historiadores da ciência. Coube a Einstein sugerir a hipótese de que a luz era composta por algum tipo de átomo. Isto é, que ela não tinha uma estrutura contínua como acontece com as ondas comuns — mas tinha uma estrutura composta de partícula.
O que se fazia, já antes de Einstein, era mais ou menos o seguinte: em vez de procurar saber que velocidade tinha um determinado átomo dentro de um gás — um desafio perfeitamente impossível de se vencer —, os pesquisadores lançavam mão das probabilidades para saber qual era a velocidade média do conjunto todo. Ou, no máximo, quantos átomos (aproximadamente) dentro daquele conjunto tinham uma certa velocidade.
Einstein retomou esse método, ampliou-o para outras aplicações e se tornou um mestre incontestável nos anos seguintes.
Mas ele achava que era apenas um recurso útil, na falta de uma teoria precisa e consistente.
Da mesma forma que a mecânica quântica, a relatividade também nasceu das pesquisas sobre a luz no século passado.
Só que, nesse caso, o ponto de partida não foi a estrutura atômica da luz e sim a sua velocidade, que é diferente da velocidade de qualquer outra coisa no Universo.
Foi então que em 1986 os cientistas viram a eletricidade correr sem resistência numa pastilha de cerâmica a uma temperatura de menos 250 graus, e agora já é possível construir supercondutores em condições "tórridas", perto de zero grau. E não é só isso: alguns pesquisadores acreditam que uma coisa está ligada à outra. Isto é, dentro dos supercondutores pode haver átomos dançando em uníssono como aqueles que estão no quinto estado da matéria..
Claro, tudo isso são conjecturas, especulações. Por enquanto, a tarefa número 1 dos físicos é procurar repetir e, se possível, melhorar a experiência dos americanos Eric Cornell e Carl Wieman. Já existem doze equipes em vários países prontas para isso, conta o físico americano Gary Taubes. "E muitos outros devem entrar no páreo rapidamente".
Por isso, ao incorporar a força gravitacional, a teoria da relatividade deu ao homem o meio de estudar a evolução do Universo a partir do Big Bang. A relatividade também foi capaz de prever a existência de astros totalmente diferentes de todos os outros: buracos negros, tão densos que nem a luz pode escapar à sua imensa força gravitacional (veja o infográfico). A comprovação do quinto estado da matéria começa uma outra reviravolta. Nem um pouco menor do que as outras.