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O nascimento do microcosmo: como as partículas elementares se formaram no universo primitivo?
Desde o Big Bang, o tempo no universo tem sido mais do que apenas uma vastidão infinita. Nos últimos 13,8 bilhões de anos, o universo passou por inúmeras mudanças, a mais marcante delas é a formação de partículas elementares. Tal formação não é apenas a base da estrutura do universo, mas também o ponto de partida para a compreensão de toda a matéria. Os cientistas ainda estão explorando como as partículas fundamentais se formaram nos primórdios do universo. Da estrutura microscópica ao universo macroscópico, esta é uma viagem cheia de mistérios.
No início do universo, a origem de toda matéria e energia deve ser rastreada até o momento do Big Bang. Este foi um período cheio de mudanças e intensas interações.
Os primeiros dias do universo são geralmente divididos em vários estágios, sendo os primeiros cruciais para a nossa compreensão da formação de partículas elementares. Quando o universo nasceu, os conceitos de tempo e espaço podem ter sido remodelados. A chamada época de Planck foi um período extremamente curto que ocorreu aproximadamente 10-43< após o Big Bang. Durante este período, as leis físicas atuais podem não se aplicar para descrever o comportamento do universo. Então, com o tempo, a gravidade e as quatro interações fundamentais tornaram-se claras.
Após o período de Planck, à medida que o Universo se expandia e arrefecia, os cientistas especularam que poderia ocorrer uma série de quebras de simetria, o que poderia explicar porque observamos hoje a assimetria entre matéria e antimatéria.
Entre aproximadamente 10-36 segundos e 10-32 segundos, o universo entrou em um processo chamado época eletrofraca. Nesta fase, a interação forte e a interação eletrofraca começam a se separar, o que marca a formação inicial das partículas elementares. A importância deste período reside não apenas na sua duração, mas também no facto de ter lançado as bases para a estrutura posterior das partículas.
O universo passou pelo que é chamado de período de mudanças rápidas, um período de mudanças rápidas em que o tamanho do universo aumentou significativamente em relação ao que era há alguns tempos cósmicos. Este processo não é apenas a expansão do espaço, mas também a liberação de energia, que é crucial para a produção de partículas elementares. Por volta de 10-32 segundos, essa expansão começa a desacelerar.
Este período de rápida expansão não só causou mudanças na distribuição das partículas, mas também foi a origem da formação da atual estrutura em grande escala do universo.
À medida que o Universo se expandia ainda mais, por volta do ano 380.000, as partículas elementares começaram a agregar-se em estruturas maiores. Essas minúsculas partículas subatómicas, incluindo protões e neutrões, começaram a combinar-se nesta altura, evoluindo gradualmente para formas de partículas mais complexas, e aumentando a possibilidade de formação posterior de galáxias. Nesta fase, existe um excesso de matéria que sobreviveu ao processo de matéria e antimatéria, tornando-a o principal componente do universo.
À medida que o tempo avançou, cerca de 18.000 anos atrás, os elétrons começaram a se combinar com núcleos de hélio para formar hélio. Este processo foi o início da reorganização do universo. Cerca de 370.000 anos depois, os átomos de hidrogênio foram formados e a radiação de fundo do universo tornou-se gradualmente transparente. A radiação de fundo em micro-ondas (CMB) nesta época ainda pode ser observada no universo hoje.
Esses primeiros fótons, como mensageiros originais do universo, nos contam a verdadeira memória da existência do universo.
Após centenas de milhares de anos de correntes subterrâneas, combinadas com o constante encolhimento e reorganização da matéria, a gravidade no universo começou a funcionar, formando gradualmente estruturas mais complexas. Há cerca de 200 a 500 milhões de anos, as primeiras galáxias e estrelas começaram a aparecer. Estes primeiros objetos não só forneceram elementos para a formação subsequente de galáxias, mas também injetaram nova matéria no universo através de explosões de supernovas.
É claro que a formação de partículas elementares é apenas o começo da história do universo. À medida que mais corpos celestes são produzidos, a gravidade interage com outras forças básicas, tornando a estrutura do universo gradualmente mais profunda e rica. Tudo isso nos diz que o universo é como um livro grosso, esperando para ser preenchido com cada página. O universo de hoje continuará a evoluir com o passar do tempo, deixando mais questões dignas de discussão.
Os mistérios do início do universo ainda não foram completamente resolvidos. Só podemos esperar que pesquisas futuras tragam respostas mais claras para essas questões difíceis.
