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Teoria de Tudo: pesquisa encontra pistas para gravidade quântica

Apontando a direção rumo à gravidade quântica, cientistas mediram a atração gravitacional em partículas microscópicas

4 mar 2024 - 20h04
(atualizado em 5/3/2024 às 11h46)
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Uma equipe de cientistas de diferentes universidadades anunciou um passo promissor rumo à teoria de tudo. Eles detectaram uma fraca atração gravitacional sobre partículas microscópicas, revelando uma possível pista que pode levá-los à gravidade quântica — o "Santo Graal" da física moderna.

Foto: Wikimedia Commons / Canaltech

Utilizando ímãs levitantes, dispositivos supercondutores, campos magnéticos e detectores sensíveis, a equipe mediu uma atração em uma pequena partícula pesando apenas 0,43mg, levitando-a em temperatura muito próxima do zero absoluto.

A equipe, formada por pesquisadores da Universidade de Southampton, da Universidade de Leiden e do Instituto de Fotônica e Nanotecnologias, usou armadilhas magnéticas supercondutoras para medir a força da atração em uma escala recorde.

Com a temperatura alguns centésimos de grau acima do zero absoluto, as vibrações das partículas foram desaceleradas ao máximo, permitindo a medição da força gravitacional em 30 attoNewtons (0,00000000000000003 Newtons).

Conceito artístico do experimento (Imagem: Reprodução/Universidade de Southampton) 
Conceito artístico do experimento (Imagem: Reprodução/Universidade de Southampton)
Foto: Canaltech

O resultado é um avanço empolgante para a solução de um dos maiores problemas da física: a incompatibilidade entre a Teoria da Relatividade Geral, de Albert Einstein, e a mecânica quântica. Agora, os pesquisadores querem investigar a gravidade em escalas ainda menores.

Gravidade quântica

Enquanto a Relatividade Geral explica o universo em grande escala, a física quântica descreve a matéria no mundo das menores partículas existentes. Ambas já foram comprovadas em todos os experimentos já realizados, mas continuam incompatíveis entre si.

A gravidade entre dois corpos, explicada muito bem pela teoria de Einstein, nunca foi observada em partículas subatômicas e deixa até de fazer sentido. Isso faz com que a gravidade seja a única das quatro forças da natureza que não possui uma partícula mediadora.

Com isso, os cientistas precisam lidar com as duas teorias separadamente, o que acaba deixando muitas perguntas sem respostas. Um bom exemplo são os buracos negros, que são difíceis de explicar sem uma teoria da gravidade quântica.

A interação de buracos negros com a luz e a matéria é explicada pela relatividade geral (Imagem: Reprodução/Aaron M. Geller/Northwestern University/CIERA)
A interação de buracos negros com a luz e a matéria é explicada pela relatividade geral (Imagem: Reprodução/Aaron M. Geller/Northwestern University/CIERA)
Foto: Canaltech

Para tentar solucionar o problema, os físicos teóricos criaram hipóteses que tentam explicar como a gravidade funcionaria no mundo quântico, prevendo o que os experimentos poderiam encontrar caso essas ideias estejam corretas. Uma dessas hipóteses é a Teoria das Cordas, que prevê a existência de uma partícula chamada gráviton.

A busca pela teoria unificadora vem de longa data, desde os tempos de Einstein, quando os físicos ainda estavam desvendando os segredos da mecânica quântica. O próprio físico alemão buscava a "teoria de tudo" e o tema se tornou uma verdadeira obsessão de teóricos famosos, como Stephen Hawking. Mas nenhum deles encontrou pistas sólidas, e acabaram desistindo da empreitada.

Muitos pesquisadores de hoje estão mais confiantes de que podem alcançar a teoria de tudo, graças a estudos como as medições da força gravitacional em pequenas escalas feitas antes. Ambora ainda estejam longe de detectar o gráviton, o recorde do novo estudo, publicado na ScienceAdvances, sinaliza que talvez estejam no caminho certo para a tão procurada unificação das teorias.

Fonte: EurakAlert

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