Monjo, R., Campoamor-Stursberg, R. et al
Uma nova teoria não só explica o mecanismo da gravidade, como poderá explicar todas as forças que dominam o cosmos.
Uma equipa de investigadores espanhóis acaba de desenvolver uma nova teoria que pode explicar a composição exacta do tecido do espaço-tempo, o local onde são representados todos os acontecimentos físicos do universo.
De acordo com os cientistas, o espaço-tempo seria constituído por um emaranhado de pares de partículas entrelaçadas que formam filamentos em espiral semelhantes aos do ADN.
Segundo os autores do estudo, esta solução aproxima-nos finalmente de uma teoria unificada que explica todas as forças que governam o universo.
De acordo com a nova teoria, a base deste ADN cósmico seria constituída por partículas semelhantes a fotões (as partículas da luz) chamadas bosões virtuais.
Os investigadores acreditam que a torção gerada por dois bosões virtuais pode produzir um fenómeno semelhante à gravidade.
Esta ideia faz a ponte entre dois conceitos aparentemente irreconciliáveis, a gravidade e o eletromagnetismo de Einstein, e completa uma investigação que o físico alemão iniciou há quase um século e não conseguiu terminar, explica o El Confidencial.
A equipa, dirigida pelo físico e matemático espanhol Robert Monjo, da Universidade de Saint Louis, apresentou os seus resultados num artigo publicado a semana passada na revista General Relativity and Gravity.
O estudo contou com a colaboração do professor Rutwig Campoamor-Stursberg, diretor do Departamento de Álgebra, Geometria e Topologia da Universidade Complutense de Madrid, e do investigador de pós-doutoramento Álvaro Rodríguez Abella da Universidade da Califórnia, Los Angeles (EUA).
Da curvatura do espaço de Einstein à torção
Einstein propôs na sua famosa Teoria da Relatividade Geral, publicada em 2016, que a gravidade é na realidade uma curvatura do espaço-tempo causada pela massa dos objectos espaciais.
O espaço-tempo seria como um tecido macio e elástico que colapsa sob o peso de objectos como o Sol ou os planetas que o rodeiam.
Einstein argumentou na sua Teoria da Relatividade Geral, publicada em 2016, que a gravidade é na realidade uma curvatura do espaço-tempo causada pela massa dos objectos espaciais. O espaço-tempo seria como um tecido macio e elástico que colapsa sob o peso de objectos como o Sol ou os planetas que o rodeiam.
“Os movimentos elípticos dos planetas são descritos como a linha mais reta possível (conhecida como geodésica) num espaço-tempo que é curvado pela massa do Sol”, explicam os investigadores.
“No entanto, a outra teoria publicada em 1928 pelo próprio Einstein, que foi quase esquecida durante décadas, já mostrava que a curvatura produz os mesmos efeitos dinâmicos que uma torção do espaço-tempo.
Para explicar a diferença entre curvatura e torção, a equipa utiliza como exemplo as diferentes formas de visualizar uma mola.
Quando uma mola é achatada a partir de cima, é achatada como se fosse um círculo, dando a perspetiva de uma curvatura circular. Mas se a mesma mola for esticada quase a direito, será torcida (torção) como se fosse um parafuso muito fino.
“O espaço-tempo seria um emaranhado de linhas rectas com torção, como esses parafusos muito finos e muito compridos, mas com uma dupla hélice em vez da simples torção da mola”, explica Monjo.
“As propriedades destas molas são espantosas, pois exercem exatamente a mesma força que a ação da hipotética curvatura do espaço-tempo definida pela relatividade geral de Albert Einstein”, acrescenta o investigador.
“Assim, as duas teorias seriam equivalentes em termos de eficácia nos fenómenos observados, daí a equivalência entre a circunferência plana e a reta com torção”, conclui Monjo..
Como é realmente o tecido do espaço-tempo
Os investigadores afirmam que a torção gerada por dois “bosões virtuais” pode produzir um fenómeno semelhante ao produzido pelo gravitão, a hipotética partícula gravitacional. Esta partícula, dizem, caracteriza-se por um duplo spin semelhante ao da dupla hélice do ADN.
“Em termos simplificados, spin é a propriedade pela qual as partículas giram em torno de si mesmas, e o valor de spin 2 significa que a dupla hélice só precisa de dar meia volta para ficar igual ao que era“, explica Monjo.
De acordo com o investigador, a gravidade não é um tecido elástico que é puxado para baixo por objectos maciços, mas sim um plano que se estica ou retrai em torno de objectos maiores, fazendo com que outros objectos mais pequenos se aproximem ou se afastem.
“O quadro torna-se ainda mais complicado quando vemos que a tensão nesse tecido dependeria da sua aderência”, acrescenta o investigador.
“Em particular, as partículas com uma carga colorida reagem de forma diferente das outras partículas, incluindo as partículas eletricamente carregadas, que também agarrariam o espaço-tempo de forma diferente das partículas neutras, causando os fenómenos electromagnéticos”, detalha o físico.
Perto da teoria que explica tudo
Com esta teoria, os conceitos de gravidade e eletromagnetismo poderiam ser incluídos num novo conceito mais geral, capaz de explicar quase todas as forças do universo: a gravidade colorida.
Esta ideia é semelhante à proposta pelos físicos Theodor Kaluza e Oskar Klein, entre 1919 e 1926, embora tivessem de assumir uma quinta dimensão para além das quatro conhecidas.
“A quinta dimensão de Kaluza-Klein foi imaginada como pequenos círculos enrolados no espaço-tempo. Um círculo é uma linha curva e, portanto, representa uma dimensão adicional”, explica Robert Monjo.
A ideia de Kaluza-Klein é que cada linha no espaço-tempo seria como uma corda ou um cilindro que parece uma linha reta (uma dimensão) quando vista à distância, mas é na realidade uma superfície cilíndrica (duas dimensões)”, diz o investigador.
“Esta dimensão extra deu origem, mais tarde, à teoria das cordas. Estas teorias precisam de trabalhar com curvaturas, tal como a teoria da relatividade geral, mas acrescentando mais dimensões e compactando-as (escondendo-as) dentro das linhas do espaço-tempo”, nota o físico.
A teoria dos investigadores espanhóis utiliza, no entanto, outra perspetiva: a torção. “Uma vez que existe uma equivalência com a curvatura, não precisamos de acrescentar dimensões extra, mas precisamos de acrescentar outras propriedades de cor ao espaço-tempo”, afirma o físico espanhol.
As partículas, explica Monjo, são como fios de diferentes tipos que estão associados a uma cor que imita o espetro visível para as diferenciar umas das outras.
Atualmente, existem oito cargas coloridas diferentes que funcionam como uma cola (gluão) muito forte entre determinadas partículas.
Na nova teoria, o espaço-tempo estaria cheio desses fios acoplados entre si para se fecharem (se neutralizarem). Mas na realidade não seriam oito, mas 15, dos quais oito poderiam ser gluões, um o fotão responsável pelo eletromagnetismo, três responsáveis pelo decaimento e três outros ainda por identificar.
“Estamos a tentar descobrir neste momento e esperamos ter mais pormenores nos próximos meses. Este conjunto de 15 cores diferentes implicaria uma teoria mais geral que inclui as atualmente conhecidas”, diz Monjo.
“Se a nossa descoberta for confirmada, estaremos apenas a um ou dois passos de uma teoria candidata que representa todas ou quase todas as forças da natureza. Mas precisamos de trabalhar mais para explorar todas as implicações dos nossos resultados”, conclui Robert Monjo.
