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Estamos mais pertos da unificação da relatividade e da física quântica

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Novas abordagens matemáticas para uma das maiores questões da física moderna poderiam finalmente ajudar a preencher a lacuna que persiste há muito tempo entre a física quântica e a relatividade geral, abrindo caminho para a realização de uma “teoria unificada” há muito procurada.

Estamos mais pertos da unificação da relatividade e da física quântica
Crédito da imagem ilustrativa: n3m3/Bing/Copilot

As novas descobertas poderão fornecer aos investigadores uma estrutura unificada que permitirá novos métodos de resolução de vários mistérios do universo.

No passado, a reconciliação das teorias aparentemente incompatíveis da mecânica quântica e da relatividade geral levou alguns a considerar se uma “teoria unificada” abrangente é realmente alcançável. Esta questão levou o famoso físico Stephen Hawking a dizer que “mesmo que exista apenas uma teoria unificada possível, é apenas um conjunto de regras e equações… o melhor que podemos conseguir são teorias parciais que descrevem diferentes aspectos do universo”.

Agora, num avanço recente, uma equipe de cientistas propôs uma nova equação que poderá finalmente ajudar a unir estes dois pilares aparentemente inconciliáveis da física moderna.

A equipe internacional, composta pelos pesquisadores Chavis Srichan, Pobporn Danvirutai, Adrian David Cheok, Jun Cai e Ying Yan, adotou uma abordagem que reformulou a geometria Riemanniana usando o que é conhecido como formalismo de escala de Planck. A escala de Planck, em essência, visa unir certas quantidades da relatividade, da mecânica quântica e da gravidade.

A equação da equipe baseia-se nisso para oferecer novas perspectivas sobre a estrutura fundamental do universo, reduzindo suas constantes a apenas duas quantidades: comprimento de Planck e tempo de Planck. O resultado é uma nova equação que permite a redefinição de propriedades físicas básicas como a massa e as cargas dos léptons, sendo agora vistas como interações entre a energia e a curvatura do próprio espaço-tempo.

De acordo com um novo artigo publicado na revista Astroarticle Physics, a abordagem resultante pode preservar a covariância no espaço-tempo, mas também manter a invariância na escala de Planck. As conclusões da equipe com base nisso são significativas, na medida em que relatam que “provaram que a equação de campo de Einstein da relatividade geral é na verdade uma equação da mecânica quântica relativística”.

Já em 1917, Einstein previu a presença de energia escura em todo o nosso universo, aplicando a teoria geral da relatividade à estrutura geral do espaço-tempo. No entanto, ele percebeu que deveria existir uma força para impedir que o universo entrasse em colapso sobre si mesmo, o que o levou a formular a constante cosmológica, ou o que ele chamou de lambda.

Levando a sua investigação um passo adiante, a equipe aplicou o formalismo lambda de Einstein na modelização adicional do universo, levando-os a concluir que a dinâmica do universo provavelmente se assemelha a osciladores harmônicos que estão emaranhados com a curvatura lambda.

Uma teoria existente sugere que o emaranhado entre elementos do espaço-tempo pode facilitar a transferência de energia entre diferentes universos, o que também pode incluir o potencial de transferência de informações através da luz, um conceito conhecido como hipótese ER=EPR.

A nova equação da equipe também se aplica à nossa compreensão dos buracos negros, na medida em que as singularidades associadas à intensa gravidade destas regiões do espaço podem ser evitadas, uma vez que o espaço e o tempo já não estão emaranhados da mesma forma que a teoria atual propõe.

Com base no modelo elaborado pelos pesquisadores, pode-se prever uma onda gravitacional de fundo com um espectro que corresponda bem aos dados atuais, o que potencialmente abre caminho para novas possibilidades em termos de como a estrutura e a evolução do universo podem ser explorado.

No geral, o trabalho da equipe representa um passo potencialmente crucial para aproximar a ideia de uma teoria unificada capaz de resolver a mecânica quântica e a relatividade geral da realidade. Ao modelar o universo como um sistema de espaços-tempos emaranhados, os investigadores poderão em breve ser capazes de colher novas visões sobre a natureza fundamental da realidade e uma série de questões cosmológicas que persistem há muito tempo.

O novo artigo, “On the same origin of quantum physics and general relativity from Riemannian geometry and Planck scale formalism”(“Sobre a mesma origem da física quântica e da relatividade geral a partir da geometria Riemanniana e do formalismo da escala de Planck”), foi publicado na revista Astroarticle Physics.

(Fonte)



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