MADRID, 6 maio (EUROPA PRESS) -
Pesquisadores da Universidade de Aalto desenvolveram uma nova teoria quântica da gravidade que descreve a gravidade de uma forma compatível com o modelo padrão da física de partículas.
De acordo com os autores, uma teoria unificada que combina a gravidade com as outras forças fundamentais - eletromagnetismo e as forças nucleares forte e fraca - está finalmente ao alcance, abrindo a porta para uma melhor compreensão da origem do universo.
A integração da gravidade tem sido o objetivo de gerações de físicos, que têm se esforçado para conciliar a incompatibilidade de dois pilares da física moderna: a teoria quântica de campos e a teoria da gravidade de Einstein.
Embora o mundo da física teórica possa parecer muito distante da tecnologia aplicável, as descobertas são notáveis. A tecnologia moderna é baseada em avanços fundamentais como esse; por exemplo, o GPS em um smartphone funciona graças à teoria da gravidade de Einstein.
Mikko Partanen e Jukka Tulkki descrevem sua nova teoria em um artigo publicado na Reports on Progress in Physics. O autor principal, Partanen, espera que, em alguns anos, as descobertas tenham aberto o caminho para uma compreensão crucial.
"Se isso resultar em uma teoria de campo quântica completa da gravidade, acabará fornecendo respostas para os difíceis problemas de compreensão das singularidades em buracos negros e do Big Bang", disse ele em um comunicado.
TEORIA DE TUDO
"Uma teoria que descreve coerentemente todas as forças fundamentais da natureza é frequentemente chamada de teoria de tudo", diz Partanen, embora ele mesmo não prefira usar esse termo. "Algumas questões fundamentais da física ainda permanecem sem resposta. Por exemplo, as teorias atuais ainda não explicam por que há mais matéria do que antimatéria no universo observável.
A chave era encontrar uma maneira de descrever a gravidade em uma teoria de calibre adequada, um tipo de teoria em que as partículas interagem entre si por meio de um campo.
"O campo de calibre mais conhecido é o campo eletromagnético. Quando partículas eletricamente carregadas interagem umas com as outras, elas interagem por meio do campo eletromagnético, que é o campo de calibre relevante", explica Tulkki.
"Portanto, quando temos partículas com energia, as interações que elas têm, simplesmente porque têm energia, ocorreriam por meio do campo gravitacional.
Um desafio de longa data enfrentado pelos físicos é encontrar uma teoria de calibre da gravidade que seja compatível com as teorias de calibre das outras três forças fundamentais: a força eletromagnética, a força nuclear fraca e a força nuclear forte. O modelo padrão da física de partículas é uma teoria de calibre que descreve essas três forças e tem certas simetrias.
"A ideia principal é ter uma teoria de calibre da gravidade com uma simetria semelhante às simetrias do modelo padrão, em vez de basear a teoria no tipo muito diferente de simetria espaço-temporal da relatividade geral", diz Partanen, principal autor do estudo.
Sem essa teoria, os físicos não podem conciliar nossas duas teorias mais poderosas, a teoria quântica de campos e a relatividade geral. A teoria quântica descreve o mundo do muito pequeno (partículas minúsculas interagindo probabilisticamente), enquanto a relatividade geral descreve o mundo mais complexo de objetos familiares e sua interação gravitacional.
Elas são descrições do nosso universo a partir de perspectivas diferentes, e ambas as teorias foram confirmadas com extraordinária precisão; no entanto, elas são incompatíveis entre si. Além disso, devido à fragilidade das interações gravitacionais, é necessária maior precisão para estudar os verdadeiros efeitos da gravidade quântica além da relatividade geral, que é uma teoria clássica.
"Uma teoria quântica da gravidade é necessária para entender que tipo de fenômeno ocorre nos casos em que há um campo gravitacional e altas energias", diz Partanen. Essas são as condições em torno dos buracos negros e no início do universo, logo após o Big Bang, áreas em que as teorias existentes na física deixam de funcionar.
Sempre fascinado pelas grandes questões da física, ele descobriu uma nova abordagem baseada em simetria para a teoria da gravidade e começou a desenvolver a ideia com Tulkki. O trabalho resultante tem grande potencial para abrir uma nova era na compreensão científica, assim como a compreensão da gravidade abriu caminho para a criação do GPS, dizem eles.
CONVITE ABERTO À COMUNIDADE CIENTÍFICA
Embora a teoria seja promissora, ambos afirmam que ainda não concluíram sua demonstração. A teoria usa um procedimento técnico conhecido como renormalização, uma forma matemática de lidar com os infinitos que aparecem nos cálculos.
Até agora, Partanen e Tulkki mostraram que isso funciona até certo ponto - para os chamados termos de "primeira ordem" - mas eles precisam ter certeza de que os infinitos podem ser eliminados em todo o cálculo.
"Se a renormalização não funcionar para termos de ordem superior, você obterá resultados infinitos. Portanto, é vital provar que essa renormalização ainda funciona", explica Tulkki, "Ainda precisamos fazer uma prova completa, mas achamos que é muito provável que tenhamos sucesso.
Esta notícia foi traduzida por um tradutor automático