Uma nova abordagem à gravidade pode aproximar a mecânica quântica do Modelo Padrão, segundo Mikko Partanen e Jukka Tulkki (Aalto University)

Uma forma diferente de explicar a gravidade poderá aproximar-nos de resolver as diferenças que, até agora, pareciam inconciliáveis entre ela e a mecânica quântica.

Os físicos Mikko Partanen e Jukka Tulkki, da Aalto University, na Finlândia, apresentaram uma nova maneira de enquadrar a gravidade que, segundo afirmam, é compatível com o Modelo Padrão da física de partículas - a teoria que descreve as outras três forças fundamentais do Universo: a forte, a fraca e a electromagnética.

Não se trata exactamente de uma teoria de gravidade quântica… mas poderá ajudar a chegar lá.

"Se isto vier a conduzir a uma teoria completa de campo quântico da gravidade, então, eventualmente, dará respostas a problemas muito difíceis, como compreender as singularidades nos buracos negros e na Grande Explosão", afirma Partanen.

"Uma teoria que descreva de forma coerente todas as forças fundamentais da natureza é muitas vezes chamada Teoria de Tudo. Algumas questões fundamentais da física continuam, contudo, sem resposta. Por exemplo, as teorias actuais ainda não explicam porque é que existe mais matéria do que antimatéria no Universo observável."

Porque é que a gravidade entra em conflito com a mecânica quântica

A gravidade continua a ser o elemento que desarruma uma explicação elegante do comportamento do Universo. É a quarta força fundamental e, apesar de ser a mais fraca, não se articula bem com as outras três. A teoria quântica descreve o modo como o Universo físico se comporta em escalas muito pequenas - atómicas e subatómicas - mas não se aplica de forma satisfatória ao Universo em grande escala, onde a gravidade domina.

A física clássica e a relatividade geral, por seu lado, caracterizam a gravidade com grande sucesso, mas não cobrem o domínio quântico. Até hoje, estas duas descrições têm resistido a uma reconciliação; ainda assim, o Universo funciona com ambas, pelo que os cientistas assumem que tem de existir uma forma de as tornar compatíveis.

Gravidade e o Modelo Padrão: a proposta de Partanen e Tulkki

Dado que o problema tem sido tão difícil de atacar, é provável que não seja resolvido de uma só vez, mas através de avanços graduais - pequenos, mas relevantes. O passo dado por Partanen e Tulkki foi formular a gravidade no contexto de um calibre, um conceito da teoria quântica de campos em que o comportamento das partículas é descrito num campo específico.

Um exemplo de campo de calibre é o campo electromagnético. O campo gravitacional também pode ser visto dessa forma.

"O campo de calibre mais familiar é o campo electromagnético. Quando partículas com carga eléctrica interagem entre si, fazem-no através do campo electromagnético, que é o campo de calibre pertinente", explica Tulkki.

"Assim, quando temos partículas que têm energia, as interacções que elas têm apenas por terem energia aconteceriam através do campo gravitacional."

O Modelo Padrão é uma teoria de calibre que descreve as forças forte, fraca e electromagnética, e inclui simetrias bem definidas. Para aproximar a teoria da gravidade do Modelo Padrão, Partanen e Tulkki procuraram aplicar essas simetrias a uma teoria de calibre da gravidade.

Os resultados publicados parecem encorajadores.

"A nossa teoria aproxima a teoria de calibre da gravidade das teorias de calibre do Modelo Padrão, quando comparada com as teorias de calibre convencionais da gravidade", escrevem no artigo.

O que ainda falta para uma teoria de gravidade quântica

Importa sublinhar que este trabalho está muito, muito longe de constituir uma teoria de gravidade quântica. Ainda assim, abre uma via de investigação que poderá acelerar de forma significativa a procura de uma solução para este problema premente da física.

Com esse objectivo, Partanen e Tulkki incentivam outros cientistas a ajudar a desenvolver a proposta. O artigo chega até certo ponto, e a teoria comporta-se bem dentro desse limite, mas será necessário muito mais trabalho de física e testes de esforço.

"A compreensão plena das implicações da gravidade unificada nas teorias de campos", escrevem os investigadores, "só será alcançada após um extenso trabalho adicional."

O artigo foi publicado na revista Relatórios sobre Progressos em Física.