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Transformações e simetriaSimetria em Física

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Até agora, todas as simetrias que examinamos eram visuais em certo sentido: formas, imagens ou padrões visíveis. De fato, a simetria pode ser um conceito muito mais amplo: imunidade à mudança .

Por exemplo, se você gosta de suco de maçã tanto quanto de suco de laranja, sua preferência é "simétrica" sob a transformação que troca maçãs e laranjas.

Em 1915, o matemático alemão Emmy Noether observou que algo semelhante é verdadeiro para as leis da natureza .

Por exemplo, nossa experiência nos diz que as leis da Física são as mesmas em todos os lugares do universo. Não importa se você realiza um experimento em Londres, Nova York ou Marte - as leis da Física devem sempre ser as mesmas. De certa forma, eles têm .

Da mesma forma, não importa se realizamos um experimento diante do norte, sul ou leste ou oeste: as leis da natureza têm .

E, finalmente, não importa se realizamos um experimento hoje, amanhã ou em um ano. As leis da natureza são "simétricas no tempo".

F =GMmr2 F =GMmr2

Essas "simetrias" podem inicialmente parecer bastante sem sentido, mas podem realmente nos dizer muito sobre o nosso universo. Emmy Noether conseguiu provar que toda simetria corresponde a uma certa quantidade física que é conservada .

Por exemplo, a simetria do tempo implica que a energia deve ser conservada em nosso universo: você pode converter energia de um tipo para outro (por exemplo, luz em eletricidade), mas nunca pode criar ou destruir energia. A quantidade total de energia no universo sempre permanecerá constante.

CERN is the world’s largest particle accelerator. Scientists smash together fundamental particles at enormous speeds, to learn more about their properties. Can you see the person at the bottom, for size comparison?

The paths taken by particle fragments after a collision

Acontece que, apenas conhecendo a simetria, os físicos podem derivar a maioria das leis da natureza que governam nosso universo - sem ter que fazer um experimento ou observação.

A simetria pode até prever a existência de partículas fundamentais. Um exemplo é o famoso Bóson de Higgs : foi previsto na década de 1960 por físicos teóricos, mas não foi observado no mundo real até 2012.