O espaço dentro de um átomo se expande com o universo?

Data de Publicação: 20 de outubro de 2021 13:45:00 Por: Marcello Franciolle

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P: Se o universo está se expandindo, o espaço dentro de um átomo também se expande? Como o espaço dentro de um átomo é a maior parte de seu volume, isso significa que a matéria estaria se expandindo na mesma taxa.

Hugh Cedric

Pequim, China

Aglomerados de galáxias como o MACS J1206.2-0847 permanecem juntos porque a força da gravidade entre as galáxias vizinhas supera a força da energia escura - e a expansão do universo - na escala do aglomerado. Crédito da imagem: ESA / Hubble e NASA

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Primeiro: Sabemos desde o início do século 20 que o universo está se expandindo, depois que observações de Edwin Hubble e outros mostraram que outras galáxias estão quase todas se afastando de nós - e quanto maior a distância, mais rápido o fazem. Os astrônomos esperavam há muito que essa expansão cósmica diminuísse devido à atração gravitacional combinada da matéria visível e invisível do universo. No entanto, no final da década de 1990, duas equipes de astrônomos, uma liderada por Brian Schmidt e Adam Riess e a outra por Saul Perlmutter, descobriram evidências, usando estrelas explodindo em outras galáxias, de que a expansão cósmica não estava, de fato, diminuindo a velocidade, mas realmente acelerando. Os três líderes de equipe mais tarde compartilharam o Prêmio Nobel de Física de 2011 por essa conquista. O misterioso culpado, originalmente concebido por Albert Einstein e que os cosmologistas modernos chamam de “energia escura”, produz efeitos gravitacionais repulsivos que fazem com que a distância média entre as galáxias aumente cada vez mais rápido com o tempo. Determinar a verdadeira natureza da energia escura continua sendo um dos maiores mistérios da física teórica hoje.

Então, a existência de energia escura em nosso universo em aceleração significa que o espaço está se expandindo em todos os lugares, mesmo em escalas pequenas, como aquelas dentro de um átomo, onde a maior parte do volume é efetivamente espaço “vazio”? A resposta curta é não! E todos devemos nos considerar sortudos por viver em tal universo. Felizmente, as forças eletromagnéticas locais que mantêm o núcleo do átomo carregado positivamente e os elétrons carregados negativamente juntos, bem como as forças nucleares fortes que confinam o núcleo, são significativamente mais fortes do que as forças potencialmente destrutivas da energia escura.

Em escalas maiores, as forças eletromagnéticas e gravitacionais impedem que planetas e luas se expandam à medida que o universo se expande. Em escalas ainda maiores, a força da gravidade que une sistemas estelares, sistemas solares, galáxias e aglomerados de galáxias é similarmente mais forte do que os efeitos locais da energia escura, que precisa de vastas faixas de espaço para causar expansão acelerada em escala cósmica. Ainda assim, os cosmologistas podem facilmente imaginar universos “big rip” onde a energia escura era mais forte do que essas forças locais, tanto no início quanto no final da história cósmica. Em tais universos, a energia escura poderia ter evitado a formação de estrelas ou galáxias ou até mesmo destruído os próprios átomos à medida que o universo em expansão acelera até o esquecimento. Nem é preciso dizer que, se esse um universo fosse assim, não estaríamos aqui para discuti-lo!

Andrew Friedman
cientista pesquisador assistente, Universidade da Califórnia, San Diego

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Referência:

Does the space inside an atom expand with the universe? Astronomy, 10, abr. 2020. Disponível em: <https://astronomy.com/magazine/ask-astro/2020/04/does-the-space-inside-an-atom-expand-with-the-universe>. Acesso em: 20, out. 2021.

Marcello Franciolle F T I P E
Founder - Gaia Ciência

Marcello é fundador da Gaia Ciência, que é um periódico científico que foi pensado para ser uma ferramenta para entender o universo e o mundo em que vivemos, com temas candentes e fascinantes sobre o Universo e Ciências da Terra para inspirar e encantar as pessoas. Ele é graduando em Administração pelo Centro Universitário N. Sra. do Patrocínio (CEUNSP) – frequentou a Universidade de Sorocaba (UNISO); graduação em Análise de Sistemas e onde participou do Encontro de Pesquisadores e Iniciação Científica (EPIC). Suas paixões são literatura, filosofia, poesia e claro ciência.

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