MADRID, 20 mar. (EUROPA PRESS) -
Dados de um observatório de neutrinos submerso no Mediterrâneo permitiram o estabelecimento de novos limites para a gravidade quântica, o elo perdido entre a relatividade geral e a mecânica quântica.
Encontrar a chave para uma teoria unificada capaz de explicar tanto o infinitamente grande quanto o infinitamente pequeno pode estar no neutrino, uma partícula cósmica elementar sem carga elétrica e quase invisível, pois raramente interage com a matéria, passando por todo o nosso planeta sem consequências.
Por essa mesma razão, os neutrinos são difíceis de detectar. Entretanto, em raras ocasiões, um neutrino pode interagir, por exemplo, com moléculas de água no fundo do mar. As partículas emitidas nessa interação produzem um "brilho azul" conhecido como radiação Cerenkov, detectável por instrumentos como o KM3NeT.
FÍSICA DE PARTÍCULAS A QUASE 2.500 METROS DE PROFUNDIDADE
O KM3NeT (Kilometre Cube Neutrino Telescope) é um observatório subaquático projetado para detectar neutrinos por meio de suas interações na água. Ele é dividido em dois detectores, um dos quais, o ORCA (Oscillations Research with Cosmics in the Abyss), foi usado para esta pesquisa. Ele está localizado na costa de Toulon, na França, a uma profundidade de aproximadamente 2.450 metros.
Entretanto, a simples observação de neutrinos não é suficiente para tirar conclusões sobre as propriedades da gravidade quântica; é preciso também procurar sinais de "decoerência".
Ao viajar pelo espaço, os neutrinos podem "oscilar", ou seja, mudar sua identidade, um fenômeno que os cientistas chamam de oscilações de sabor. A coerência é uma propriedade fundamental dessas oscilações: um neutrino não tem massa definida, mas existe como uma superposição quântica de três estados de massa diferentes. A coerência mantém essa superposição bem definida, permitindo que as oscilações ocorram de forma regular e previsível. Entretanto, os efeitos da gravidade quântica podem amortecer ou até mesmo suprimir essas oscilações, um fenômeno conhecido como "decoerência".
"Há várias teorias de gravidade quântica que, de certa forma, preveem esse efeito, pois afirmam que o neutrino não é um sistema isolado. Ele pode interagir com o ambiente", explica Nadja Lessing, física do Instituto de Física Corpuscular da Universidade de Valência e autora correspondente desse estudo, que inclui contribuições de centenas de pesquisadores de todo o mundo.
"Do ponto de vista experimental, sabemos que o sinal para isso seria a supressão das oscilações do neutrino. Isso ocorreria porque, durante sua jornada em nossa direção - ou mais precisamente, em direção aos sensores KM3NeT no fundo do Mediterrâneo - o neutrino poderia interagir com o ambiente de uma forma que alterasse ou suprimisse suas oscilações.
SINAIS DE DECOERÊNCIA
Entretanto, no estudo de Lessing e colegas, publicado no arXiv e aceito no Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, os neutrinos analisados pelo detector subaquático KM3NeT/ORCA não apresentaram sinais de decoerência, um resultado que fornece informações valiosas.
Isso", explica Nadja Lessing, "significa que, se a gravidade quântica altera as oscilações dos neutrinos, ela o faz em uma intensidade menor do que os limites de sensibilidade atuais". O estudo estabeleceu limites superiores para a força desse efeito, que agora são mais rigorosos do que os estabelecidos por experimentos anteriores com neutrinos atmosféricos. Ele também fornece pistas para futuras linhas de pesquisa.
"Descobrir a decoerência de neutrinos seria uma grande conquista", diz Lessing. Até o momento, não foi observada nenhuma evidência direta de gravidade quântica, razão pela qual os experimentos com neutrinos estão atraindo cada vez mais atenção. "O interesse por esse tópico tem aumentado. As pessoas que pesquisam a gravidade quântica estão muito interessadas nisso porque provavelmente não é possível explicar a decoerência por outra coisa."
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