E se o espaço-tempo eram uma espécie de fluido? Esta é a questão abordada pelos físicos teóricos que trabalham com a gravidade quântica através da criação de modelos de tentar conciliar gravidade e a mecânica quântica. Alguns destes modelos prevêem que o espaço-tempo na escala de Planck (10 33 centímetros) já não é contínua - como mantidos por física clássica - mas discreto na natureza. Assim como os sólidos ou líquidos que entram em contacto com cada dia, o que pode ser visto como composto de átomos e moléculas, quando observada com uma resolução suficiente.Uma estrutura deste tipo implica, geralmente, em energias muito altas, violações da relatividade especial de Einstein (uma parte integrante da relatividade geral ).
Neste enquadramento teórico, tem sido sugerido que o espaço-tempo deve ser tratado como um fluido. Neste sentido, a relatividade geral seria o análogo à hidrodinâmica de fluidos, que descreve o comportamento de fluidos em um nível macroscópico, mas não nos diz nada sobre os átomos / moléculas que os compõem. Da mesma forma, de acordo com alguns modelos, a relatividade geral não diz nada sobre os "átomos" que compõem o espaço-tempo, mas descreve a dinâmica do espaço-tempo, como se fosse um objeto "clássica". O espaço-tempo seria, portanto, um fenômeno de "emergente" dos constituintes mais fundamentais, assim como a água é o que percebemos da massa de moléculas de H2O que a formam.
A imagem acima mostra que o espaço não é uma fase estática chato em que se desenrolam os acontecimentos ao longo do tempo, mas uma entidade dinâmica, com curvatura, as flutuações e uma vida rica própria. Novas medições espetacular da radiação cósmica de fundo, lente gravitacional, tipo Ia supernovas, estruturas em grande escala, espectros do alfa floresta Lyman, dinâmica estelar e binários de raios-x estão investigando as propriedades do espaço-tempo mais de 22 ordens de magnitude na escala. Medições atuais são consistentes com um universo eterno plana infinita contendo cerca de 30% de matéria escura e fria, 65% de energia escura e pelo menos duas populações distintas de buracos negros.
Stefano Liberati, professor da Escola Internacional de Estudos Avançados (SISSA), em Trieste, e Luca Maccione, um cientista de pesquisa na Universidade Ludwig-Maximilian em Munique, criaram formas inovadoras de utilizar os pedágios da física de partículas elementares e astrofísica de alta energia para descrevem os efeitos que devem ser observados, se o espaço-tempo foram de um fluido. Liberati e Maccione também propôs os primeiros testes observacionais desses fenômenos.Seu papel acaba de ser publicado na revista Physical Review Letters .
A mecânica quântica é capaz de explicar de forma eficaz três das quatro forças fundamentais do Universo (eletromagnetismo, interação fraca e interação forte). Mas isso não explica a gravidade, que atualmente só é contabilizado pela relatividade geral, uma teoria desenvolvida no campo da física clássica. Identificar um modelo plausível da gravidade quântica (isto é, uma descrição da gravidade dentro de uma estrutura física quântica) é, portanto, um dos grandes desafios da física está enfrentando hoje. No entanto, apesar dos muitos modelos propostos até à data, nenhum se mostrou satisfatório ou, mais importante, passíveis de investigação empírica. Estudos como o realizado por Liberati e Maccione fornecer novos instrumentos para avaliar o valor de possíveis cenários para a gravidade quântica.
No passado, os modelos que consideram o espaço-tempo como emergente, como um fluido, de entidades mais fundamentais assumido e efeitos que implicam mudanças na propagação de fótons, que viajam em velocidades diferentes, dependendo da sua energia estudado. Mas há mais do que isso: "Se seguirmos a analogia com fluidos não faz sentido esperar que estes tipos de alterações só", explica Liberati. "Se o espaço-tempo é um tipo de fluido, então também temos de ter em conta a sua viscosidade e outros efeitos dissipativos, que nunca tinha sido considerado em detalhe".
Liberati e Maccione catalogado esses efeitos e demonstraram que a viscosidade tende a se dissipar rapidamente fótons e outras partículas ao longo de seu caminho: "E ainda podemos ver os fótons viajam de objetos astrofísicos localizados milhões de anos-luz de distância!" , continua ele. "Se o espaço-tempo é um fluido, em seguida, de acordo com os nossos cálculos, deve ser necessariamente um superfluido. Isso significa que seu valor de viscosidade é extremamente baixo, próximo de zero".
"Nós também previu outros efeitos dissipativos mais fracos, o que pode ser capaz de ver com futuras observações astrofísicas. Caso isto aconteça, teríamos uma pista forte para suportar os modelos emergentes de espaço-tempo", conclui Liberati. "Com a tecnologia astrofísica moderna que chegou o momento de trazer a gravidade quântica de um ponto de vista meramente especulativo para uma mais fenomenológica. Não se pode imaginar um momento mais emocionante estar trabalhando em gravidade".
A imagem acima mostra que o espaço não é uma fase estática chato em que se desenrolam os acontecimentos ao longo do tempo, mas uma entidade dinâmica, com curvatura, as flutuações e uma vida rica própria. Novas medições espetacular da radiação cósmica de fundo, lente gravitacional, tipo Ia supernovas, estruturas em grande escala, espectros do alfa floresta Lyman, dinâmica estelar e binários de raios-x estão investigando as propriedades do espaço-tempo mais de 22 ordens de magnitude na escala. Medições atuais são consistentes com um universo eterno plana infinita contendo cerca de 30% de matéria escura e fria, 65% de energia escura e pelo menos duas populações distintas de buracos negros.
The Daily Galaxy via Escola Internacional de Estudos Avançados (SISSA)
Crédito da imagem: http://space.mit.edu/home/tegmark/spacetime.html
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