quarta-feira, 17 de julho de 2013

Por que não é observado comportamento fundamentalmente probabilístico a nível macroscópico, se nas escalas mais fundamentais ele é predominante? Quando se observa uma galáxia distante, é possível saber se ela é feita de matéria e anti-matéria? Se sim, como?‎

Existe uma faixa de tamanho, em termos de número de partículas de um sistema, que o comportamento se apresenta como determinístico. Para poucas partículas de um sistema seu comportamento é probabilístico, mas, à medida que o número vai aumentando, as probabilidades vão se concentrando, de modo que, aparentemente, o sistema se torna determinístico. Isso também depende do que está sendo considerado como a partícula em questão. Por exemplo, para uma galáxia, se se considerar cada estrela como uma partícula, elas não serão muitas (uns cem bilhões). Mas se se considerar cada molécula como uma partícula elas serão da ordem de 10^69, isto é, um vintedoislhão de moléculas. O comportamento de um sistema desse tamanho é eletromagnetohidrotermodinâmico e não quântico ou estatístico. Mas as estrelas nos braços das galáxias têm movimentos caóticos descritos estatisticamente. A diferença está na "lei dos grandes números", da estatística, que leva à concentração da probabilidade como quase um no entorno de certo valor da variável aleatória e quase zero fora dele. Probabilidades pequenas, quando multiplicadas, ficam menores ainda.
Como a única mensagem que uma galáxia distante manda para nós é luz (incluindo outras ondas eletromagnéticas) e como o fóton é a sua própria antipartícula, não há como saber se eles estão sendo emitidos por matéria ou anti-matéria. Por outro lado, uma vez que sempre há alguma matéria no espaço intergalático, uma galáxia de anti-matéria seria rodeada por gás de anti-matéria que aniquilaria o gás de matéria que estivesse em torno das galáxias de matéria vizinhas a ela e isso provocaria uma grande emissão de raios gama, o que não é observado. Então, ou todo o Universo é só de matéria ou galáxias de anti-matéria estariam muito afastadas, com um grande espaço separador de vácuo absoluto, possivelmente além do Universo Observável. O que se considera é que, originalmente, havia quase tanta matéria quanto anti-matéria no Universo, que ficavam sempre se aniquilando e ressurgindo, até o desacoplamento, quando a separação ficou maior e as partículas decaiam antes de se aniquilar. A sobra dessa última aniquilação são os fótons da radicação de fundo que são em número de um bilhão para cada partícula de matéria. Isto quer dizer que a matéria que sobrou é só um bilionésimo do total de matéria e anti-matéria que havia. Essa diferença parece que se deve a uma pequena diferença nos tempos de decaimento radioativo das partículas correspondentes de matéria e antimatéria.

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