Como um copo d'água pode desvendar os segredos do nosso universo

23 de agosto de 2023

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por Queen Mary, Universidade de Londres

Pesquisadores da Universidade Queen Mary de Londres fizeram uma descoberta que pode mudar a nossa compreensão do universo. No seu estudo publicado na Science Advances, revelam, pela primeira vez, que existe uma gama em que as constantes fundamentais podem variar, permitindo que a viscosidade necessária para que os processos vitais ocorram dentro e entre as células vivas. Esta é uma peça importante do quebra-cabeça para determinar de onde vêm essas constantes e como elas impactam a vida como a conhecemos.

Em 2020, a mesma equipe descobriu que a viscosidade dos líquidos é determinada por constantes físicas fundamentais, estabelecendo um limite para o quão líquido um líquido pode ser. Agora este resultado é levado para o domínio das ciências da vida.

Constantes físicas fundamentais moldam a estrutura do universo em que vivemos. Constantes físicas são quantidades com um valor que geralmente se acredita ser de natureza universal e permanecer inalterado ao longo do tempo - por exemplo, a massa do elétron. Eles governam as reações nucleares e podem levar à formação de estruturas moleculares essenciais à vida, mas a sua origem é desconhecida. Esta pesquisa pode aproximar os cientistas de determinar de onde vêm essas constantes.

"Compreender como a água flui em um copo está intimamente relacionado ao grande desafio de descobrir as constantes fundamentais. Os processos vitais dentro e entre as células vivas exigem movimento e é a viscosidade que define as propriedades desse movimento. Se as constantes fundamentais mudarem, a viscosidade mudaria muito, impactando a vida como a conhecemos. Por exemplo, se a água fosse tão viscosa quanto o alcatrão, a vida não existiria em sua forma atual ou nem existiria. Isso se aplica além da água, portanto, todas as formas de vida que usam o estado líquido para funcionar seria afetado."

"Qualquer mudança nas constantes fundamentais, incluindo um aumento ou diminuição, seria igualmente uma má notícia para o fluxo e para a vida líquida. Esperamos que a janela seja bastante estreita: por exemplo, a viscosidade do nosso sangue se tornaria demasiado espessa ou demasiado fina para o corpo. funcionando com apenas uma mudança percentual de algumas constantes fundamentais, como a constante de Planck ou a carga do elétron", disse o professor de física Kostya Trachenko.

Surpreendentemente, pensava-se que as constantes fundamentais foram ajustadas há milhares de milhões de anos para produzir núcleos pesados ​​nas estrelas e naquela época a vida como a conhecemos hoje não existia. Não havia necessidade de estas constantes serem ajustadas naquele ponto para também permitir a vida celular milhares de milhões de anos mais tarde, e ainda assim estas constantes revelaram-se bio-amigáveis ​​para fluir dentro e entre células vivas.

Uma conjectura concomitante é que múltiplas afinações podem ter estado envolvidas e isto sugere uma semelhança com a evolução biológica onde as características foram adquiridas independentemente. Através de mecanismos evolutivos, as constantes fundamentais podem ser o resultado da chegada da natureza a estruturas físicas sustentáveis. Resta ver como os princípios da evolução podem ser úteis para compreender a origem das constantes fundamentais.

Mais Informações: Kostya Trachenko, Restrições nas constantes físicas fundamentais da viscosidade e difusão biologicamente corretas, Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adh9024. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adh9024