Do BIG BANG ao PRIMEIRO ÁTOMO

Esta sou eu gravando um vídeo sobre o surgimento do primeiro átomo e esse é você assistindo um vídeo sobre como surgiu o primeiro átomo. Juntos, nós somos duas pilhas de átomos falando sobre como nós mesmos surgimos. Tudo que vemos, tocamos ou sentimos é feito de átomos. Mas se tudo nesse universo teve início, quando e como os átomos que formam tudo surgiram? Talvez alguém te diga: “É claro que foi com o Big Bang, isso tá certo, mas dizer que os átomos se formaram com o Big Bang é o mesmo que falar que você fez um bolo usando ovo e farinha. Isso não é a receita. Não me diz nada.” Na verdade, entre o Big Bang e nós aconteceu muita coisa. E aqui você vai entender como o universo evoluiu em seus primeiros momentos para formar o primeiro átomo e por nós, infelizmente, não conseguimos voltar na história do universo até o momento inicial, o t0. Vai descobrir quando ocorreu a nucleossíntese que formaram os primeiros átomos do universo, o delutério e o hélio, e quando a famosa radiação cósmica de fundo foi formada. E eu tenho certeza que até o final do vídeo você vai olhar para aquela joia que você preza tanto com outros olhos quando descobrir de onde vem os átomos que acompõem. Até porque nem todos os átomos foram formados no núcleo das estrelas. Vem comigo. Os átomos são formados por partículas minúsculas, os prótons, nêutrons e elétrons. Prótons e nêutrons ainda são compostos por partículas menores ainda, os quarks. Todas essas partículas conseguem se juntar para formar os átomos graças às quatro forças fundamentais do universo. A gravidade que age em escala cósmica e é a mais fraca de todas as quatro forças. O eletromagnetismo responsável por manter os elétrons presos ao núcleo, por manter juntos objetos com cargas opostas, a força nuclear fraca, que é a responsável pela radioatividade e por transformar um nêutron em um próton ou vice-versa. e a força nuclear forte que anula a repulsão eletromagnética entre as partículas de mesma carga, como os prótons, e mantém os quarks presos uns aos outros. Sem ela, a matéria não existiria. E por que falamos dessas quatro forças agora? Porque no início do universo, essas quatro forças eram, na verdade, uma só. É como se fossem quatro irmãos que se separaram para seguir carreiras diferentes. Para falar do surgimento do átomo, precisamos voltar pro início de tudo, mas nem tanto assim. Isso porque a ciência ainda não sabe o que aconteceu durante o primeiríssimo instante do Big Bang, o T = 0. Acreditamos que o universo era tão quente e denso que toda a matéria e a energia estava condensada em um ponto infinitesimal de densidade infinita, uma singularidade. Mas muitos físicos acreditam que isso pode estar errado. Então, enquanto ainda não podemos dizer o que realmente aconteceu no t = 0, temos que avançar um pouco. até onde a teoria torna-se confiável, que é a partir de 10 elevado a -43 segundos, o que chamamos de época de plank. Aqui o universo estava se expandindo e esfriando rapidamente e as quatro forças fundamentais estavam unidas. Estudar esse momento é bem difícil, porque precisaríamos de uma teoria quântica da gravidade e até então não conseguimos unir a gravidade com a mecânica quântica. A partir do instante de 10 elevado -43, a gravidade se separou das outras forças e começou a funcionar por conta própria. Logo em seguida, aconteceu o fenômeno mais espetacular e rápido que você pode imaginar, a inflação. O universo, em menos de 1 trilhão de 1 trilhão de segundo, ele enchou de forma exponencial e mais rápido que a velocidade da luz. É como se ele passasse de um ponto pro tamanho de uma laranja grande. Talvez agora você esteja até se perguntando: “A velocidade da luz é o limite do universo? Como ele pode ter se expandido mais rápido que isso? Bom, Aen nos mostrou que a velocidade da luz é o limite de velocidade da informação. A Einstein descobriu que a informação não pode viajar mais rápido que a luz. Isso garante a existência de causa e efeito. Ou seja, se um raio atinge uma árvore e ela pega fogo, todos nós concordamos que a causa do fogo foi o raio e não o contrário. Então, a velocidade da luz, ela viaja a uma velocidade específica para que todos os observadores consigam perceber uma causa e um efeito. Agora, quando eu falo que a expansão do universo durante a inflação foi mais rápida que a luz, isso significa que dois pontos no espaço que antes poderiam afetar um ao outro após a inflação não poderiam mais. Entre eles não haveria mais nenhuma relação de causalidade. Depois da inflação, entramos na era Quark a partir de 10 a1 segundos. Aqui o universo estava fervendo em um plasma de quark gluon. um caldo de partículas subatômicas. Nesse momento, todas as partículas ainda não possuíam massa, porque o campo de rigs ainda não tinha um potencial diferente de zero. Em 10 elevado -11, a temperatura do universo cai um pouco. As duas últimas forças fundamentais se separaram, a força eletromagnética e a força fraca, fazendo com que o campo de rigs ganhe um potencial diferente de zero. E então as partículas fundamentais interagem com ele e finalmente ganham massa. Temos todos os ingredientes para formar os átomos, mas ainda está muito quente para isso, cerca de um quadrilhão de Kelvin. Mas o grande drama dessa época foi a aniquilação entre matéria e antimatéria. Cada partícula de matéria que nascia tinha uma partícula de antimatéria idêntica, mas com carga oposta. Quando elas se encontravam, elas se aniquilavam, liberando energia. Nós esperávamos que elas existissem de maneira igual. Com isso, nada deveria existir no universo, porque uma aniquilaria a outra. Ainda bem que estávamos completamente errados. O universo produziu uma assimetria e para cada 1 bilhão de partículas de antimatéria havia 1 bilhão e1 partículas de matéria. Esse minúsculo excedente representa toda a matéria que conhecemos hoje no universo. Quando o universo esfria até cerca de 1 trilhão de Kelvin, por volta de 1 microssegundo, a força nuclear forte finalmente se impõe. Os quarques que sobreviveram a toda essa confusão se unem em grupos de três e assim nascem os primeiros prótons e nêutrons. Elétrons colidindo com prótons se fundiam formando nêutrons e neutrinos que podiam se recombinar formando pares de prótons e elétrons novamente. Nesse momento, o universo tem muito mais prótons do que nêutrons, uma proporção de cerca de sete prótons para cada um nêutron. Mas antes que eles pudessem se organizar, a temperatura ainda estava muito alta. Agora para para pensar, um próton, ele é o núcleo de um átomo de hidrogênio onizado, mas eu sei que não é esse tipo de átomo que você tá interessado em saber como se formou. Então, vamos continuar. O universo tinha então 3 minutos de idade. É o momento em que a temperatura finalmente esfria para cerca de 1 bilhão de Kelvin. E isso é uma janela de oportunidade única. Pense o seguinte, antes dos 3 minutos estava quente demais. Qualquer coisa que se juntasse era quebrada pela energia violenta. Depois de 20 minutos já estava frio demais e os nêutrons livres, que são instáveis, começam a decair em prótons pela ação da força nuclear fraca. A núcleossíntese primordial, a formação dos primeiros núcleos acontece nessa estreita faixa de tempo, entre 3 e 20 minutos de idade do universo. Nesse momento, a força nuclear forte está operando e ela é responsável por unir prótons e nêutrons. Eles se juntam para formar o primeiro átomo oficial, o deutério, que é um isótopo de hidrogênio, um núcleo formado por um próton e um nêutron. A partir daí, o deutério é o ponto de partida paraa construção do hélio. Deutérios se juntam e criam o hélio três, um próton e dois nêutrons. E você lembra da proporção que falamos? Sete prótons para um nêutron? Essa proporção fez com que no final do processo cerca de 75% da massa da matéria do universo seja hidrogênio e 25% seja hélio. OK? Temos núcleos de hidrogênio e hélio, mas tem algo faltando, né? Acertou-se você pensou nos elétrons. Ainda estava quente demais pros elétrons se prenderem aos núcleos. Eles tinham tanta energia que não conseguiam ficar mais do que uma fração de segundo conectados. O universo era um plasma denso e o que o plasma faz? Ele não deixa a luz passar. Os fótons ficavam rebatendo constantemente nos elétrons livres, deixando o universo opaco. E assim foi por 380.000 anos. A partir daí, a temperatura cai pra água em torno de 3.000 Kelvin. Nesse ponto, a força eletromagnética que governa as interações entre elétrons e prótons, finalmente consegue dominar. Os elétrons livres perdem energia cinética e são capturados pelos núcleos de hidrogênio e hélio, formando átomos estáveis. Esse evento é chamado de recombinação. E o que acontece quando os elétrons param de ser livres? O nevoeiro se dissipa, o universo se torna transparente e a luz que estava presa é liberada viajando em todas as direções. Essa luz que foi liberada quando os primeiros núcleos estáveis se formaram é o que detectamos hoje como a radiação cósmica de fundo. É a nossa foto de bebê do universo, a luz mais antiga. Se até aqui eu já clareiei algo na sua mente, que tal agora você curtir e hypar esse vídeo, mostrando que esse aqui é um conteúdo de qualidade e deve ser visto por mais pessoas. E se a sua ajuda puder ir além, eu também te convido a clicar no botão seja membro aqui embaixo e dar uma olhada nos benefícios exclusivos para quem apoia diretamente a produção de conteúdo aqui do canal. A sua ajuda de qualquer maneira mantém esse canal no ar e permite que eu continue te explicando o que vem a seguir depois da radiação cósmica de fundo. Bom, por milhões de anos, o universo permaneceu na escuridão sem estrelas. Era chamada idade das trevas cósmicas. Mas nossa primeira força fundamental, a gravidade, que é fraca em escala atômica, é rainha em escala cósmica. Ela começou a agir lentamente, atraindo as nuvens de hidrogênio e hélio pros pontos onde a densidade era um pouquinho maior. Conforme essa matéria se aglomerava, a pressão e a temperatura nos centros desses aglomerados aumentavam até que a temperatura atingiu o ponto de ignição. E assim a fusão nuclear começou. A fusão nuclear, que é o processo que alimenta o sol, também cria os outros elementos da tabela periódica a partir do hidrogênio e hio iniciais. As estrelas funcionam como fornos cósmicos. Estrelas comuns como o nosso Sol fundem hidrogênio para formar hélio e em suas últimas fases podem chegar fundir hélio para formar carbono e oxigênio, o que já é uma evolução e tanto são os principais elementos responsáveis pela vida na Terra. Agora, para elementos mais pesados, como o silício, o fósforo ou o ferro, a estrela precisa ser gigantesca e morrer em uma explosão cataclíssmica chamada de supernova. A energia dessa explosão é tão imensa que ela funde os elementos leves em elementos mais pesados em questão, ó, de segundos e os espalha pelo espaço. E aquele seu ouro que a gente mencionou lá no início, a sua joia, ele é o mais raro e precioso de todos. Acreditamos que o ouro, a platina e a maioria dos elementos ultra pesados são criados quando duas estrelas de nêutrons colidem. É um evento de escala épica que injeta esses elementos raros na nossa galáxia. E assim todos esses elementos formaram o nosso planeta, onde se combinaram de tal modo até formar a vida eu e você. É doido pensar que os átomos de carbono na nossa pele, o oxigênio que respiramos e o ferro no nosso sangue foram literalmente forjados no coração violento e criativo de estrelas que explodiram há bilhões de anos. Somos tão recentes, mas a matéria que nos compõe tem mais de 13 bilhões de anos. Somos literalmente a poeira de estrela que ganhou consciência. E para mim isso é sensacional. E para você, o que mais te impressionou descobrir nesse vídeo? Me conta aqui nos comentários. E se você quer se maravilhar ainda mais com o nosso universo, você precisa se inscrever no canal e ativar as notificações. Eu espero que você possa se lembrar de tudo isso que conversamos aqui na próxima vez que você olhar pro céu. E se você ficou com alguma dúvida sobre o que eu falei durante o vídeo, nos cards e na descrição tem uma lista de vídeos sobre temas relacionados ao que eu falei aqui, como este que está aparecendo agora na sua tela. Muito obrigada por ter me acompanhado nessa jornada. Eu te vejo no meu próximo vídeo e até mais. M.