Espoo, Finlândia — InkDesign News — Pesquisadores da Universidade Aalto desenvolveram uma nova teoria que descreve a gravidade de forma compatível com o Modelo Padrão da física de partículas, potencialmente ampliando a compreensão sobre a origem do Universo.
Contexto da descoberta
O Modelo Padrão explica as interações eletromagnéticas, fracas e fortes, três das quatro forças fundamentais conhecidas. A unificação da gravidade, a quarta força, tem sido um desafio devido à incompatibilidade entre a relatividade geral e a teoria quântica de campos. Enquanto a teoria quântica trabalha com simetrias compactas e finitas associadas a graus de liberdade internos, a relatividade geral é baseada em simetrias externas infinitas e não compactas do espaço-tempo.
Essa incompatibilidade impede a consolidação de uma teoria única que descreva todas as forças fundamentais. A nova abordagem dos físicos Mikko Partanen e Jukka Tulkki visa derivar a teoria de calibre da gravidade usando simetrias compactas, semelhantes às do Modelo Padrão, diferentemente do método tradicional baseado na relatividade geral.
Métodos e resultados
Os pesquisadores aplicaram um procedimento matemático chamado renormalização para lidar com infinitos que surgem em cálculos teóricos. Até o momento, conseguiram demonstrar a eficácia da renormalização em termos de primeira ordem, um passo importante que precisa ainda ser estendido para termos de ordens superiores, garantindo eliminá-los totalmente.
“Se isso resultar em uma teoria quântica completa da gravidade, eventualmente responderá a problemas difíceis como singularidades em buracos negros e o Big Bang.”
(“If this turns out to lead to a complete quantum field theory of gravity, then eventually it will give answers to the very difficult problems of understanding singularities in black holes and the Big Bang.”)— Dr. Mikko Partanen, Universidade Aalto
A pesquisa destaca que as partículas com energia interagem por meio de um campo gravitacional, análogo ao campo eletromagnético para partículas eletricamente carregadas, reforçando a abordagem de gravidade como uma teoria de calibre.
“Quando partículas energeticamente interagem, elas o fazem através do campo gravitacional.”
(“So when we have particles which have energy, the interactions they have just because they have energy would happen through the gravitational field.”)— Dr. Jukka Tulkki, Universidade Aalto
Implicações e próximos passos
Uma teoria de gravidade quântica consistente ajudaria a compreender fenômenos em ambientes de alta energia, próximos a buracos negros e logo após o Big Bang, áreas onde as teorias atuais falham. A necessidade de unificar a gravidade com as outras forças fundamentais é crucial para perguntas ainda não respondidas sobre o universo, como o excesso de matéria sobre a antimatéria.
Embora promissora, a teoria ainda carece de prova completa da renormalização em todos os ordens. Os pesquisadores esperam superar estes desafios em alguns anos, abrindo caminho para um avanço na física fundamental que pode ser tão impactante quanto o entendimento da gravidade que levou ao desenvolvimento do GPS.
O trabalho foi publicado na revista Reports on Progress in Physics e representa um avanço significativo na busca por uma “Teoria de Tudo”.
Fonte: (sci.news– Ciência & Descobertas)
