A energia escura e a gravidade quântica estão entre os maiores problemas ainda sem solução da física moderna. Embora sejam normalmente estudadas de maneira separada, uma nova hipótese sugere que os dois mistérios podem estar diretamente relacionados.
A proposta, publicada na revista científica Physical Review D, aplica uma relação de incerteza quântica ao chamado fator de escala do Universo, uma medida utilizada pelos cosmólogos para descrever sua expansão.
Nesse modelo, a atual aceleração da expansão cósmica poderia ser uma manifestação em grande escala de efeitos da gravidade quântica. Se estiver correto, isso significaria que talvez não seja necessário introduzir uma nova partícula ou um campo específico para explicar a energia escura.
O que é a energia escura?
Energia escura é o nome utilizado para descrever o componente desconhecido associado à expansão acelerada do Universo.
De acordo com o modelo cosmológico padrão, ela representa aproximadamente 68% do conteúdo energético do cosmos. Apesar de sua enorme importância, os cientistas ainda não sabem exatamente o que ela é.
A explicação mais simples envolve a chamada constante cosmológica, representada pela letra grega Λ. Nesse cenário, o próprio vácuo possuiria uma densidade de energia aproximadamente constante, capaz de produzir efeitos perceptíveis na expansão do Universo.
Existem, porém, outras possibilidades. Alguns modelos propõem campos dinâmicos, enquanto outros sugerem que talvez seja necessário modificar a relatividade geral quando aplicada às maiores escalas cosmológicas.
Descobrir qual dessas explicações está correta continua sendo um dos principais desafios da cosmologia.
Por que precisamos de uma teoria da gravidade quântica?
A gravidade quântica tenta resolver outro problema fundamental: fazer a gravidade funcionar dentro das regras da mecânica quântica.
A relatividade geral de Albert Einstein descreve a gravidade como resultado da curvatura do espaço-tempo. Já a mecânica quântica explica partículas e outras interações fundamentais utilizando campos, probabilidades e estados quânticos.
Separadamente, as duas teorias funcionam extraordinariamente bem. O problema aparece em ambientes extremos nos quais efeitos gravitacionais e quânticos precisam ser considerados simultaneamente.
Isso acontece, por exemplo, próximo às singularidades associadas aos buracos negros e durante os primeiros momentos do Universo.
Como energia escura e gravidade quântica poderiam estar conectadas?
A nova hipótese aplica o princípio da incerteza quântica à própria evolução do Universo.
Segundo o modelo, não seria possível determinar simultaneamente e com precisão absoluta o tamanho do Universo e sua taxa de expansão.
Essa incerteza introduziria modificações nas equações utilizadas para descrever a dinâmica cosmológica. O resultado poderia aparecer em escalas gigantescas como aquilo que atualmente interpretamos como energia escura.
Nesse cenário, portanto, a energia escura não precisaria ser uma substância misteriosa espalhada pelo espaço.
Ela poderia ser uma manifestação macroscópica da estrutura quântica do próprio espaço-tempo.
A proposta também pode alterar a maneira como descrevemos o início do Universo. Segundo o estudo, o cosmos poderia ter passado anteriormente por uma fase de contração, oferecendo uma perspectiva diferente sobre a história relacionada ao Big Bang.
O grande problema está na diferença de escalas
Relacionar esses dois fenômenos é particularmente difícil porque eles normalmente aparecem em escalas completamente diferentes.
Os efeitos quânticos costumam dominar o mundo microscópico e subatômico. Já a energia escura é observada por meio do comportamento do Universo em escalas de bilhões de anos-luz.
As teorias utilizadas para descrever esses regimes foram testadas com enorme precisão dentro de seus respectivos limites.
O que ainda não conseguimos fazer é reproduzir experimentalmente condições nas quais efeitos quânticos e gravitacionais extremos atuem simultaneamente.
O interior dos buracos negros e os primeiros instantes do Universo seriam laboratórios naturais ideais, mas permanecem fora do alcance direto dos experimentos atuais.
Por enquanto, a nova conexão continua sendo uma hipótese teórica. Ainda assim, ela apresenta uma possibilidade intrigante: dois dos maiores mistérios da física moderna talvez sejam partes diferentes de um mesmo problema fundamental.
[ Fonte: Meteored ]
