Os físicos estão diante de uma situação paradoxal.
De um lado, buscam uma quinta força fundamental, que poderia explicar fenômenos como a energia escura e a matéria escura. Do outro, tentam unificar a relatividade geral e a mecânica quântica, duas teorias que se recusam categoricamente a concordar. No entanto, essas duas buscas acabam de convergir de forma surpreendente.
Uma equipe do Instituto Nacional de Astrofísica italiano (INAF) utilizou um quadro de gravidade quântica chamado "segurança assintótica". Essa abordagem postula que a força da gravidade se estabiliza em energias muito altas. Os pesquisadores então buscaram o que essa ideia implicava para uma possível quinta força, que seria responsável por essa estabilização.
Ilustração artística da ligação entre a gravidade quântica e os possíveis desvios da lei de Newton.
Crédito: INAF Seus cálculos mostram que as características dessa força hipotética – seu alcance e sua intensidade – não podem assumir quaisquer valores. Toda uma região desses parâmetros é simplesmente excluída pela própria teoria. Em outras palavras, certas forças potenciais seriam invalidadas não pela experiência, mas pelas leis fundamentais da física.
Esse resultado abre uma perspectiva interessante: poderia haver consequências observáveis no mundo real.
Se essa quinta força existisse, ela se manifestaria como uma ínfima variação da lei de Newton a distâncias muito pequenas: modificaria a forma como os objetos se atraem em distâncias muito curtas. A lei de Newton prevê uma força em 1/r². Uma força adicional adicionaria um termo que depende da distância e da intensidade da nova interação.
Técnicas como interferometria atômica, sensores quânticos ou ainda a telemetria a laser lunar poderiam detectar essa variação.
A segurança assintótica
Essa ideia propõe que a gravidade, como outras forças, vê sua intensidade se estabilizar em energias muito altas. Na física quântica, as forças mudam com a energia: a força eletromagnética aumenta, enquanto a força forte diminui.
A segurança assintótica defende que a gravidade se comporta como a força forte: torna-se constante além de um certo limiar. Isso permite construir uma teoria da gravidade quântica coerente, sem ter que introduzir novas partículas ou dimensões adicionais.
É uma pista promissora para unificar a relatividade geral e a mecânica quântica.
Fonte: Physical Review Letters