Teoria aponta que partículas não estão sujeitas ao mesmo espaço-tempo

Segundo a Física, antes do Big Bang — a explosão cósmica que teria dado origem ao Universo — o espaço-tempo como conhecemos não existia. E, de acordo com o site Science Daily, físicos da Universidade de Varsóvia desenvolveram uma teoria para explicar o processo de criação desse elemento, concluindo que nem todas as partículas elementares estão sujeitas ao mesmo espaço-tempo.

Logo após o Big Bang — há bilhões e bilhões de anos —, o Universo era tão denso e quente que as partículas existentes então estavam sujeitas a uma poderosíssima força da gravidade, e já faz um bom tempo que físicos de todo o mundo tentam descobrir quais eram as leis dessa gravidade quântica aplicáveis a essa fase da evolução do Universo. É aqui que entra o modelo proposto pelos físicos poloneses.

Novo modelo

Fonte da imagem: Reprodução/CERN

Uma das teorias que tentam explicar o surgimento do espaço-tempo — conhecida como Gravidade Quântica em Loop — sugere que esse elemento apresenta uma estrutura semelhante a um tecido, consistindo em um enorme número de pequenas fibras entrelaçadas através de loops (ou laços), e uma área de apenas um centímetro quadrado contaria com 10⁶⁶ dessas fibras.

O modelo proposto pelos poloneses — que combina a relatividade geral e a mecânica quântica — sugere a existência de dois campos de interação. Um deles, o gravitacional, pode ser identificado por meio de um espaço, já que, de acordo com a teoria da relatividade de Einstein, a gravidade provoca uma curva no espaço-tempo, dando origem, então, a efeitos gravitacionais.

O outro campo descrito pelo modelo é escalar e atribui um número para cada ponto existente no espaço — ou uma escala —, e pode ser interpretado como o tipo mais simples de matéria existente. Difícil de imaginar? Bem, não se preocupe, pois se trata de uma realidade quântica, com características diferentes da nossa realidade cotidiana. Contudo, essa nova teoria tenta explicar as diferenças entre as duas realidades: o espaço-tempo quântico e o espaço-tempo convencional.

Espaço-tempo quântico x espaço-tempo convencional

Fonte da imagem: Reprodução/NASA

De acordo com o modelo padrão da física, os fótons são partículas sem massa, enquanto que o segundo tipo de partículas consideradas para o estudo são os famosos Bósons de Higgs, responsáveis, por sua vez, pela massa de outras partículas, ou seja, os quarks e elétrons, taus, múons e seus neutrinos associados.

Para explicar como é que o espaço-tempo que conhecemos surge a partir dos estados iniciais da gravidade quântica, bem como se ele é o resultado da interação entre a gravidade quântica e a matéria, os físicos determinaram padrões de interação entre a matéria e a gravidade para partículas sem qualquer massa e para partículas simples em repouso e com massa diferente de zero.

O próximo passo foi derivar as equações que representam o comportamento das partículas de acordo com as leis do modelo da gravidade quântica, para depois verificar se era possível obter equações semelhantes considerando o espaço-tempo convencional com simetrias diferentes, e o espaço-tempo esperado deveria apresentar as mesmas propriedades em todas as direções.

Comportamentos diferentes

Fonte da imagem: Reprodução/CERN

De acordo com o estudo, no caso das partículas simples e sem massa — ou seja, os fótons —, independente de que suas energias ou momentos sejam maiores ou menores, o espaço-tempo parece ser o mesmo em todas as direções. Contudo, para as outras partículas consideradas, os físicos observaram que a massa impõe uma condição específica adicional ao modelo.

Os físicos concluíram, então, que o espaço-tempo convencional — com as mesmas propriedades em todas as direções e que contemple as condições de massa simultaneamente — é impossível de ser calculado. Isso significa que o espaço-tempo apropriado só pode ser observado entre os espaços-tempos cuja direção preferencial seja a mesma do movimento das partículas.

Para a surpresa dos físicos, o estudo demonstrou que as partículas com massa, além de apresentarem espaços-tempos diferentes aos dos fótons, contam com versões próprias de espaço-tempo dependendo da direção na qual se deslocam.

Mas, e aí?

Fonte da imagem: Reprodução/NASA

Embora essa descoberta sugira que o Universo de partículas com massa não apresenta as mesmas propriedades em todas as direções, a verdade é que os estudos atuais envolvendo a observação de partículas elementares demonstram que estas, independente da direção de deslocamento, apresentam exatamente as mesmas características.

Portanto, pelo menos na prática, até onde se sabe o Universo não apresenta uma direção preferencial, o que significa que os físicos poloneses terão um baita trabalho para demonstrar experimentalmente o modelo proposto. Além disso, devido à nossa macro percepção do Universo, jamais seremos capazes de perceber o espaço-tempo particular e individual de cada partícula em seu “mundinho” quântico.