Os físicos teóricos flertaram com a ideia de unificar a teoria geral da relatividade e a mecânica quântica há pouco mais de um século. Praticamente a partir do mesmo momento em que ambos os ramos da física viram a luz no início do século XX. O problema é que reconciliar descrição O muito grande e o muito pequeno não é nada fácil. Na verdade, se não fosse tão difícil, os físicos teóricos provavelmente já teriam alcançado o seu objetivo.
A teoria das cordas e a gravidade quântica em loop são as duas teorias quânticas da gravidade mais apoiadas, embora não valha a pena ignorar a existência da teoria pós-quântica da gravidade clássica proposta por Jonathan Oppenheim, que é professor de teoria quântica na University College London. . Os cientistas estão conscientes da importância de conciliar estas duas teorias da física, e conseguir isso envolve expandir o nosso conhecimento sobre a forma como as partículas subatómicas interagem com o continuum espaço-tempo.
O problema é que a massa das partículas é tão pequena e a sua interação com o espaço-tempo é tão fraca que medir este último parâmetro é extremamente difícil. Felizmente, neutrinos estão aqui para nos resgatar. Na verdade, essas partículas indescritíveis são as verdadeiras protagonistas deste artigo. E sem eles os físicos do Instituto Niels Bohr, integrado na Universidade de Copenhaga (Dinamarca), não teriam conseguido realizar a experiência que conceberam para dar rosto e olhos à gravidade quântica.
Neutrinos e gravidade quântica, cara a cara
Os neutrinos são as partículas mais evasivas da natureza. Eles foram descritos pela primeira vez na década de 1930 por Wolfgang Pauli, um dos pais da Física Quântica (devemos a ele, entre outras contribuições, o que é conhecido como Princípio da Exclusão). No entanto, a sua descoberta experimental ocorreu duas décadas e meia mais tarde, em meados da década de 1950. Há uma razão convincente pela qual estas partículas são tão difíceis de detectar: elas mal interagem com a matéria comum.
Os físicos podem usar neutrinos para estudar a estrutura do continuum espaço-tempo e testar os princípios fundamentais da mecânica quântica.
Além disso, a sua massa é muito pequena, a sua carga eléctrica é neutra e não são influenciados pela interacção nuclear forte ou pela força electromagnética, embora sejam influenciados pela gravidade e pela interacção nuclear fraca. Não há dúvida de que São partículas muito especiais. Os cientistas ilustram frequentemente como é difícil capturar um neutrino explicando que a cada segundo vários biliões destas partículas passam através da Terra e de nós sem colidir com quaisquer outras partículas.
Os cientistas do Instituto Niels Bohr que mencionei algumas linhas acima desenvolveram um experimento muito engenhoso que utiliza as instalações do observatório de neutrinos IceCube, localizado na Antártica, na base Amundsen-Scott. O seu objectivo é, como eles próprios explicam no artigo muito interessante que publicaram na Nature Physics, analisar o comportamento de um grande número de neutrinos de origem atmosférica para estudar a estrutura do contínuo espaço-tempo e testar os princípios fundamentais da mecânica. .quântico. Nem mais nem menos.
Em termos gerais, o que eles fizeram foi analisar a interação dos neutrinos na faixa de energia que se estende entre 0,5 e 10 TeV e o contínuo espaço-tempo para identificar se essas partículas sofrer uma perda de coerência durante sua propagação. Para não complicar muito este artigo, podemos assumir que a perda de coerência ocorre quando a configuração fundamental de um neutrino muda como consequência, neste caso, da sua interação com o espaço-tempo. Na verdade esse processo é um pouco mais complicado, mas essa descrição nos ajuda a entender do que estamos falando.
Os neutrinos do cosmos podem permitir aos físicos identificar a sua interação com a gravidade quântica.
Depois de analisar cuidadosamente os dados coletados pelo observatório IceCube, os físicos do Instituto Niels Bohr chegaram à conclusão de que não haviam encontrado nenhuma evidência do aparecimento de um processo de decoerência anômalo que revelasse a possível interação entre neutrinos e gravidade quântica. Mesmo assim, isso não significa de forma alguma que este último não exista. Na verdade, esta experiência apoia a possibilidade de identificar a gravidade quântica utilizando esta estratégia.
O próximo passo requer a análise desta mesma interação, mas usando neutrinos que se originam nas profundezas do cosmos, em vez de neutrinos atmosféricos. É possível que recorrendo a estes neutrinos e usando detectores ainda mais precisos Por fim, é possível identificar sua interação com a gravidade quântica, caso ela realmente ocorra. Seja como for, nos encontraremos em outro capítulo emocionante da física. Aquele cuja chegada nos deixará esperando.
Imagem | Cmichel67
Mais informações | Física da Natureza
Em Xataka | O Future Circular Collider do CERN custará 20 mil milhões de euros. Pode ser barato para nós