Quinto estado da matéria? Ingrediente da matéria escura pode ser a informação

A informação das partículas pode ser o quinto estado da matéria, de acordo com a proposta apresentada em um novo estudo. O autor sugere ainda que a informação poderia ser o “bloco de construção” da misteriosa matéria escura do universo!

• Nosso universo é um holograma projetado por outra dimensão? Talvez!
• Buraco negro com "cabelo" pode resolver o problema deixado por Hawking?

O que é a informação?

Toda matéria que conhecemos é formada por partículas que possuem massa, como os elétrons, prótons e nêutrons. Elas podem assumir quatro formas — sólido, líquido, gasoso e plasma. Este último ocorre quando os elétrons e prótons são arrancados dos átomos que compõem um gás, por exemplo.

Cientistas já sabem há algum tempo que, mesmo alterando o estado de uma determinada matéria, como a água, as partículas conservam uma informação. De acordo com as leis da física, a informação contida nas partículas não pode simplesmente desaparecer, aconteça o que acontecer.

Outra “regra” inviolável é que as partículas da matéria podem ser “bagunçadas”, mas nunca reorganizadas a um estado anterior. Em termos técnicos, em qualquer sistema fechado (onde nada entra e nada sai), a entropia nunca diminuirá espontaneamente. O papel de um livro não volta a ser parte de uma árvore, água morna não se separa em partes quentes e frias, e por aí vai.

Essas mudanças de estado da matéria são descritos como “aumento de entropia”. Em sistemas fechados, a entropia nunca diminui, embora possa permanecer a mesma. Isso também implica que a informação nunca se perde. Nada sai, nada entra. Mas lembre-se, a informação a qual nos referimos é um conjunto de propriedades quânticas das partículas que compõem o sistema.

Não se trata, portanto, de palavras ou códigos binários como os de computadores, e sim de um conjunto completo de coisas que precisamos saber para reconstruir a matéria original. Por exemplo, na analogia do papel, poderíamos analisar as partículas de um livro para verificar que elas vieram, de fato, de uma árvore.

Na prática, a informação da matéria consiste em dados necessários para determinar seu microestado específico. Até o momento, a informação de um fóton, por exemplo, tem sido usada pelos cientistas para saber mais sobre o sistema de onde a partícula se originou, e alguns físicos tentam até mesmo calcular a quantidade de informação de todo o universo.

Informação como estado da matéria

O que talvez muitos não esperavam é que a informação poderia, em si, possuir massa, muito menos que ela seria um dos estados mais elementais da matéria. Mas um experimento pode mudar a física como a conhecemos.

O físico Dr. Melvin Vopson já publicou pesquisas anteriores sugerindo que a informação tem massa e que todas as partículas elementares armazenam informações sobre si mesmas, de forma semelhante à forma como os humanos têm DNA. Agora, ele propôs um experimento para testar a hipótese.

Em seu novo artigo, publicado na AIP Advances, os cientistas poderiam detectar e medir a informação de uma partícula elementar por meio da colisão entre partículas e antipartículas. “A informação em um elétron é 22 milhões de vezes menor que a massa dele, mas podemos medir o conteúdo da informação apagando-o”.

Quando um elétron e um pósitron (a antipartícula do elétron) se chocam, ambos se eliminam — mas não sem que suas massas sejam convertidas em outras partículas e em energia; afinal, nada no universo pode simplesmente desaparecer. Acontece que a informação do elétron e do pósitron também tem que ir para algum lugar.

Neste processo específico de colisão partícula-antipartícula, a massa é convertida principalmente em fótons gama. Mas o Dr. Vopson também prevê que o processo também levaria à conversão da informação das partículas colisoras em fótons infravermelhos (IR) de baixa energia. Ele espera que os dois fótons tenham comprimentos de onda de 50 µm, aproximadamente (dependendo da temperatura da amostra).

Ele também afirma que outros mecanismos de conversão são possíveis, como os fótons gama “tornando-se portadores desse excesso de energia de informação”. Assim, ele afirma, “mesmo que as conjecturas de informação estejam corretas, o experimento proposto não é, portanto, totalmente garantido de sucesso”.

Por fim, Dr. Vopson diz que a informação poderia ser a matéria escura que compõe quase um terço do universo. Caso o experimento seja realizado e produza os resultados previstos, “este seria um momento eureka porque mudaria a física como a conhecemos e expandiria nossa compreensão do universo”, sem entrar em conflito com as leis existentes da física.

Fonte: Universidade de Portsmouth