Newtonsan on Nostr: Aqui estão os **principais problemas em aberto mais fundamentais da física**, com ...

Aqui estão os **principais problemas em aberto mais fundamentais da física**, com detalhes sobre cada um, suas implicações e os esforços atuais para resolvê-los:

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### 1. **Unificação da Mecânica Quântica e da Relatividade Geral**
- **Descrição**: A mecânica quântica descreve partículas subatômicas, enquanto a relatividade geral explica a gravidade em grandes escalas. As duas teorias são incompatíveis em situações extremas, como no interior de buracos negros ou no Big Bang.
- **Teorias em Disputa**:
- **Teoria das Cordas**: Propõe que partículas são vibrações de "cordas" em 10 ou 11 dimensões.
- **Gravidade Quântica em Loop**: Espaço-tempo é quantizado em "átomos" de volume.
- **Teoria das Causal Sets**: Espaço-tempo emerge de uma estrutura discreta.
- **Desafios**: Falta de evidências experimentais; energia necessária para testar é inacessível (escala de Planck: ~10¹⁹ GeV).

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### 2. **Natureza da Matéria Escura e Energia Escura**
- **Matéria Escura** (27% do universo):
- **Evidências**: Efeitos gravitacionais em galáxias e lentes gravitacionais.
- **Candidatos**: WIMPs (partículas massivas de interação fraca), áxions, ou modificações da gravidade (Teoria MOND).
- **Energia Escura** (68% do universo):
- **Evidências**: Expansão acelerada do universo (observada em supernovas tipo Ia).
- **Hipóteses**: Constante cosmológica (energia do vácuo), quintessência (campo dinâmico), ou falha na relatividade geral em grandes escalas.
- **Desafios**: Detecção direta de partículas de matéria escura (experimentos como LUX-ZEPLIN, XENONnT) e medições precisas da expansão cósmica (telescópio Euclid).

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### 3. **Problema da Hierarquia (Higgs)**
- **Descrição**: Por que a massa do bóson de Higgs (~125 GeV) é tão menor que a escala de Planck (10¹⁹ GeV)? Isso sugere ajuste fino inexplicável.
- **Possíveis Soluções**:
- **Supersimetria**: Parceiros supersimétricos cancelam correções quânticas.
- **Dimensões Extras**: Gravidade diluída em dimensões extras (modelo Randall-Sundrum).
- **Desafios**: Nenhuma evidência de supersimetria ou dimensões extras no LHC até hoje.

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### 4. **Assimetria Matéria-Antimatéria**
- **Descrição**: Por que o universo é dominado por matéria, se o Big Bang deveria ter produzido quantidades iguais?
- **Condições de Sakharov**:
1. Violação de **CP** (diferença entre matéria e antimatéria).
2. Violação do número bariônico.
3. Afastamento do equilíbrio térmico.
- **Evidências**: Violação de CP observada em mésons B e K, mas insuficiente para explicar a assimetria.
- **Experimentos**: LHCb, estudos de neutrinos (DUNE).

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### 5. **Problema da Constante Cosmológica**
- **Descrição**: A energia do vácuo prevista pela teoria quântica é ~10¹²⁰ vezes maior que o valor observado. Por que a constante cosmológica é tão pequena?
- **Hipóteses**:
- **Multiverso**: A constante varia aleatoriamente em diferentes universos.
- **Teorias de Cancelamento**: Mecanismos desconhecidos cancelam a energia do vácuo.
- **Desafios**: Falta de uma teoria que una gravidade e quântica para calcular a energia do vácuo.

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### 6. **Paradoxo da Informação em Buracos Negros**
- **Descrição**: Se informação que cai em um buraco negro é perdida (via radiação Hawking), isso viola a unitariedade da mecânica quântica.
- **Propostas**:
- **Firewalls**: "Parede de fogo" no horizonte de eventos destrói informação.
- **Teoria das Cordas**: Informação é codificada na radiação Hawking.
- **Desafios**: Dificuldade de testar experimentalmente.

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### 7. **Massa dos Neutrinos**
- **Descrição**: Neutrinos têm massa (observado em oscilações), mas o Modelo Padrão previa massa zero.
- **Implicações**: Sugere física além do Modelo Padrão (ex: Mecanismo de See-saw).
- **Experimentos**: DUNE, JUNO (estudam oscilações e hierarquia de massas).

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### 8. **Decoerência Quântica e o Problema da Medição**
- **Descrição**: Por que sistemas quânticos perdem coerência (colapso da função de onda) ao interagir com o ambiente?
- **Interpretações**:
- **Many-Worlds**: Todas as possibilidades coexistem em universos paralelos.
- **Colapso Objetivo**: Teorias como GRW propõem colapso espontâneo.
- **Desafios**: Testar experimentalmente diferenças entre interpretações.

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### 9. **Existência de Monopolos Magnéticos**
- **Descrição**: Previsões de teorias de grande unificação (GUTs) sugerem partículas com carga magnética isolada, nunca observadas.
- **Por que Importa**: Sua ausência desafia GUTs e inflação cósmica.
- **Busca**: Experimentos em detectores subterrâneos e observações cosmológicas.

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### 10. **Fundamentos da Termodinâmica e a Flecha do Tempo**
- **Descrição**: Por que o tempo flui em uma direção (entropia crescente) se as leis físicas são simétricas no tempo?
- **Hipóteses**: Condições iniciais do Big Bang (baixa entropia inicial).
- **Desafios**: Relacionar termodinâmica com gravitação quântica.

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### **Outros Problemas Relevantes**:
- **Turbulência**: Ainda não há teoria completa para descrever fluxos caóticos.
- **Supercondutividade a Alta Temperatura**: Mecanismo desconhecido em materiais cupratos.
- **Natureza do Tempo**: É fundamental ou emergente?

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### **Impacto na Ciência**:
Resolver qualquer um desses problemas revolucionaria nossa compreensão do universo, unificando escalas quânticas e cósmicas, ou revelando novas camadas da realidade. Experimentos como o LHC, telescópios de nova geração (James Webb) e detectores de ondas gravitacionais (LIGO) são peças-chave nessa busca.