ARLA/CLUSTER: Off Topic: Cosmologia do Plasma - A teoria apoia-se no fato de que 99,999% de toda a matéria observada no Universo se encontra sob a forma de plasma

[João Costa > CT1FBF]

Hannes Alfvén e a Cosmologia do Plasma

       A cosmologia do Plasma é um modelo “não Padrão” que enfatiza as
propriedades eletromagnéticas do plasma astrofísico. A teoria se apóia
no fato de que 99,999% de toda a matéria observada no Universo se
encontra sob a forma de plasma.

          A física de plasmas é um ramo um tanto complicado, ela se
originou a partir de duas linhas de pensamentos distintas: como
investigação das “descargas elétricas” nos gases e como uma tentativa
de estender a teoria cinética dos gases para gases ionizados. A
primeira não foi um campo com teorias matemáticas muito elegantes,
pois os plasmas exibem muitas oscilações e instabilidades. Já a
segunda, devido à complexidade do problema, necessitava de muitas
aproximações, em sua maioria indevidas.

A teoria de plasmas avançou com pouco contato com a experiência. Os
primeiros confrontos entre teoria e experiência tiveram resultados
catastróficos. Muitas das propriedades previstas não foram observadas,
e, em contrapartida, novos fenômenos se apresentaram. Segundo Alfvén:
“Embora as teorias fossem amplamente aceitas, o plasma em si se
recusava a acreditar nelas”.

          Após vários confrontos com experimentos, as teorias que
muito se distanciavam da realidade formam completamente abandonadas.

Kristian Birkeland foi o primeiro a tentar conectar o plasma de
laboratório ao plasma cósmico. Em 1908, após observar auroras e
tempestades magnéticas, ele tentou entendê-las através de seu famoso
experimento da “terrela”, onde um ímã de formato esférico (simulando a
Terra) foi colocado dentro de uma câmara com vácuo, onde um canhão de
elétrons foi ligado, produzindo assim uma aurora artificial.

          O primeiro a propor que o plasma astrofísico teria um papel
muito importante na formação das galáxias foi o físico Oskar Klein. Em
um artigo publicado em 1950, Klein apresentou as seguintes idéias:

•        Uma simetria matéria-antimatéria é válida em todo o Universo.

•        O Universo “inicialmente” estava na forma de uma nuvem
gigante de ambiplasma (uma mistura homogenia de matéria e
anti-matéria).

•        Sua densidade era tão baixa que as aniquilações eram desprezíveis.

•        Essa nuvem contraiu, devido a ação da gravidade, até atingir
um tamanho em que as aniquilações começaram a ser significativas,
produzindo uma força oposta a gravidade e desacelerando a contração.

•        As aniquilações cresceram com a densidade, e eventualmente se
tornaram grande o suficiente para converter a contração em expansão.
Essa expansão é idêntica à do modelo Padrão.

•        Nesse processo, cerca de 10% do ambiplasma inicial foi
aniquilado e convertido em energia cinética para a expansão e em
outros tipos de radiação (entre elas a radiação de fundo de
microondas).

Cerca 12 anos após as idéias de Klein serem apresentadas, o físico
sueco Hannes Alfvén criou a hipótese de que a assimetria de bárions
observada no Universo era devida às condições iniciais do ambiplasma.

          Segundo a teoria de Alfvén se um ambiplasma é afetado pela
gravidade e por campos magnéticos, a matéria e a anti-matéria se
separam naturalmente uma da outra. Quando nuvens de matéria colidem
com nuvens de anti-matéria, a reação de aniquilação nas fronteiras
provoca uma repulsão entre elas, mas ao mesmo tempo nuvens de matéria
colidindo com nuvens de matéria se fundem, criando então grandes
regiões compostas quase que exclusivamente por matéria ou
anti-matéria.

          Afvén propôs que nós vivemos em uma dessas regiões composta
principalmente por bárions.

Junto com os cientistas Per Carlqvist e Carl-Gunne Fälthammar, Alfvén
desenvolve um modelo que ficou conhecido como modelo de Alfvén-Klein,
o precursor da atual “cosmologia do plasma” que se baseia nas
seguintes idéias básicas:

•        Sendo o Universo praticamente todo formado por plasma, as
forças eletromagnéticas têm papel comparável ao da gravitação.

•        Uma origem no tempo é rejeitada, devido a argumentos de
causalidade e recusa a modelos criados ex nihilo (do nada), por ser
uma forma de criacionismo.

•        As mesmas leis básicas da física de plasmas se aplicam desde
ao plasma de laboratório e da magnetosfera terrestre, até o plasma
interestelar e intergaláctico.


Hannes Olof Gösta Alfvén foi um cientista ativo que fez várias
contribuições a física de plasmas. Alfvén estudou na Universidade de
Uppsala desde 1926, e obteve o título de doutor em filosofia em 1934.
Neste mesmo ano foi apontado professor de física na Universidade de
Uppsala.

          Em 1937 se tornou pesquisador do Instituto Nobel de Física
em Estolcomo.

          Em 1940, foi nomeado Professor do Royal Instituto de
Tecnologia em Estolcomo.

          Em 1967 aceitou a cadeira de professor visitante da
Universidade da Califórnia em San Diego.

          Afvén ganhou o prêmio Nobel da Física em 1970: “Por seus
trabalhos e descobertas fundamentais em magnetohidrodinâmica com
prolíficas aplicações em diferentes ramos da física de Plasmas.”

Os trabalhos de Alfvén para a cosmologia foram seguidos por Anthony
Peratt, Eric Lerner entre outros cientistas, que, com suas
contribuições, construíram a atual COSMOLOGIA DO PLASMA, uma
alternativa ao Modelo Padrão, que explica muitas das características
do Universo sem hipóteses ad hoc “escuras”.

Poucos cosmólogos se mostram interessados em uma análise crítica dos
fundamentos da teoria do plasma cósmico.

          “Once a highly speculative model becomes ‘generally
accepted’, it easily becomes sacrosanct.”

          (H. Alfvén _ Cosmic Plasma, pág. 78)

Referências:
Ø   Cosmic Plasma_Hannes Alfvén

Ø  http://bigbangneverhappened.org/index1.htm   (Por: Eric Lerner)

Ø  http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1970/index.html

Ø  http://www.plasmacosmology.net/index.html

Ø  http://www.plasma-universe.com/index.php/Plasma-Universe.com

Ø  http://www.alfvenlab.kth.se/hannes.html

Ø  Filme: The Cosmology Quest II

Ø  H. Alfvén_Paradigm Transition in Cosmic Plasma Physics_Physica
Scripta. Vol. T2/1, 10-19, 1982

Ø  H. Alfvén_ Cosmology in the Plasma Universe: An Introductory
Exposition _IEEE Transactions on Plasma SCience, Vol 18. No. I .
fevereiro 1990


Gláucia Murta Guimarães
Universidade Federal de Minas Gerais