.
Experimentos no Pólo Sul não conseguiram detectar evidências mensuráveis da gravidade quântica teórica. Embora os pesquisadores por trás dos experimentos que medem os possíveis efeitos da gravidade quântica em uma classe de partículas quânticas conhecidas como neutrinos esperassem encontrar um resultado positivo que pudesse ajudar a unificar a física do mundo clássico e quântico, eles dizem que seus resultados ajudarão em experimentos futuros. que poderia finalmente detectar a gravidade quântica, se ela existir.
“A unificação da teoria quântica e da gravitação continua sendo um dos desafios mais marcantes da física fundamental”, explicado Tom Stuttard, professor assistente do Instituto Niels Bohr (NBI), da Universidade de Copenhague, e parte da equipe que conduziu os experimentos. “Seria muito gratificante se pudéssemos contribuir para esse fim.”
A detecção da gravidade quântica pode unir os dois mundos da física
Infelizmente para os pesquisadores, projetar experimentos para testar a gravidade em escala quântica tem se mostrado particularmente desafiador para os físicos experimentais. Isso porque medir os efeitos da gravidade em algo tão pequeno, como uma mudança no estado da partícula quântica (referida como coerência quântica), tem maior probabilidade de produzir resultados falsos devido à interferência de outras forças.
“Na maioria dos experimentos, a coerência logo é quebrada”, explica Stuttard. “Mas não se acredita que isso seja causado pela gravidade quântica. É muito difícil criar condições perfeitas em um laboratório.”
Esta situação tem dificultado repetidamente os esforços para confirmar ou refutar a presença da gravidade quântica, deixando os físicos frustrados sobre como proceder.
“Encontramo-nos numa categoria rara de projetos científicos, nomeadamente experiências para as quais não existe um quadro teórico estabelecido”, explica Stuttard. “Portanto, simplesmente não sabíamos o que esperar. No entanto, sabíamos que poderíamos procurar algumas das propriedades gerais que poderíamos esperar que uma teoria quântica da gravidade tivesse.”
Se for bem-sucedida, os pesquisadores dizem que a detecção da gravidade quântica poderá reescrever as leis da física, unindo os mundos clássico e quântico.
“Hoje, a física clássica descreve os fenômenos do nosso ambiente normal, como a gravidade, enquanto o mundo atômico só pode ser descrito usando a mecânica quântica”, disse Stuttard. “Se, como acreditamos, a gravidade quântica realmente existir, isso contribuirá para unir os dois mundos atuais da física.”
Experimento detecta mais de 300.000 neutrinos
Na esperança de fazer uma detecção tão histórica, os investigadores por detrás destas últimas experiências levaram a sua investigação para o local mais isolado do planeta: o Pólo Sul. Lá, no Observatório de Neutrinos do Pólo Sul IceCube, eles conseguiram colocar uma série de sensores projetados para detectar neutrinos de alta energia e medir sua coerência quântica. Se essa coerência fosse quebrada, o suspeito mais provável seria a gravidade quântica.
“Os neutrinos são especiais porque simplesmente não são afetados pela matéria que os rodeia”, disse Stuttard, “então sabemos que se a coerência for quebrada, não será devido a deficiências na configuração experimental feita pelo homem”.
Os neutrinos mais interessantes do cosmos podem viajar milhares de milhões de anos-luz sem alterar a sua coerência quântica porque são incrivelmente pequenos e quase não têm massa. No entanto, antes de os investigadores tentarem medir esses neutrinos, testaram primeiro a coerência quântica dos neutrinos com uma origem mais localizada.
Especificamente, a equipe mediu o estado dos neutrinos causados pela colisão de raios cósmicos na atmosfera da Terra. Uma vez produzidos, estes neutrinos de origem local passam pela Terra antes que os detectores do Pólo Sul possam detectá-los.
Os pesquisadores também afirmam que o sinal dessa classe de neutrinos é excepcionalmente livre de interferências. Isso porque praticamente todos os outros tipos de partículas são bloqueados pela Terra, permitindo que os detectores estudem esses neutrinos de origem local em um ambiente praticamente livre de ruído.
“Quando um neutrino atmosférico é detectado nas instalações da Antártica, normalmente ele terá viajado pela Terra”, explicou Stuttard. “O que significa aproximadamente 12.700 km – uma distância muito curta em comparação com os neutrinos originados no Universo distante.
Estudo não encontra evidências de gravidade quântica, mas o cenário está preparado para experimentos futuros
Após uma série de experimentos, a equipe de pesquisa afirma ter coletado dados sobre mais de 300 mil neutrinos detectados por seus sensores. Embora o sinal fosse tão limpo e livre de interferências quanto esperavam, a equipe diz não ter encontrado nenhuma evidência de que a gravidade quântica tivesse qualquer efeito na coerência quântica dos neutrinos. Ainda assim, o professor pesquisador adverte que as descobertas de sua equipe não excluem de forma alguma a existência da gravidade quântica.
“Embora tivéssemos esperança de ver mudanças relacionadas à gravidade quântica, o fato de não as termos visto não exclui de forma alguma que sejam reais.”
Na verdade, a equipe diz que seus resultados, que são Publicados no diário Física da Natureza, não refute a presença da gravidade quântica. Em vez disso, dizem que isso apenas prova que a gravidade não é forte o suficiente para causar efeitos mensuráveis nos neutrinos que viajaram apenas alguns milhares de quilómetros.
“Aparentemente, é necessária uma distância muito maior para que a gravidade quântica tenha impacto, se existir”, disse Stuttard.
No futuro, os investigadores por detrás da experiência dizem que os seus dados deverão revelar-se extremamente valiosos para os investigadores, incluindo eles próprios, que esperam procurar mudanças na coerência quântica dos neutrinos. Isso inclui cientistas que esperam estudar os possíveis efeitos da gravidade quântica nos neutrinos astrofísicos que se originam do espaço profundo.
“Durante anos, muitos físicos duvidaram que os experimentos pudessem algum dia testar a gravidade quântica”, explica Stuttard. “A nossa análise mostra que isso é realmente possível, e com medições futuras com neutrinos astrofísicos, bem como detectores mais precisos a serem construídos na próxima década, esperamos finalmente responder a esta questão fundamental.”
Christopher Plain é romancista de ficção científica e fantasia e redator-chefe de ciências do The Debrief. Siga e conecte-se com ele no X, conheça seus livros em plainfiction.comou envie um e-mail diretamente para ele em christopher@thedebrief.org.
.
