Brasileiros descobrem pista para estudar a gravitação quântica

Agência Fapesp - 24/09/2010

Fabio Reynol

A gravitação quântica é um fenômeno cuja medição direta é impraticável porque ela ocorre em locais inacessíveis ao homem, como o interior dos buracos negros.[Imagem: NASA/JPL-Caltech]

A medição direta dos efeitos da gravitação quântica é praticamente impossível. O motivo é que eles têm origem em locais inacessíveis ao homem, como em buracos negros. Além disso, seus efeitos são extremamente sutis.

Mas um grupo de físicos brasileiros desenvolveu um meio de estudar indiretamente um desses fenômenos, a flutuação da velocidade da luz.

Líquidos heterogêneos

A solução consiste em usar experimentos de propagação de ondas acústicas em fluidos com aleatoriedade, como em coloides, líquidos heterogêneos que contêm partículas ou moléculas de diferentes tamanhos em suspensão - o leite é um exemplo.

O trabalho foi realizado por Gastão Krein, do Instituto de Física Teórica (IFT) da Universidade Estadual Paulista (Unesp), Nami Svaiter, do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), e Gabriel Menezes, pós-doutorando da Unesp.

"Em uma conversa que tivemos com Svaiter, surgiu a ideia de que a propagação do som em fluidos coloides poderia apresentar efeitos similares aos da luz em ambientes nos quais a gravitação quântica seria relevante", disse Krein.

O encontro entre os físicos foi importante para a concepção da pesquisa, uma vez que Krein tem larga experiência em estudos com equações com flutuações aleatórias e Svaiter é especialista em gravitação quântica, tendo desenvolvido estudos de seus efeitos com Lawrence Ford, da Universidade Tufts, nos Estados Unidos.

Flutuações clássicas e quânticas

Flutuações em um fluido podem ser clássicas ou quânticas. O artigo demonstra que é possível usar microvibrações em coloides como uma plataforma para estudar a gravitação quântica. Segundo o estudo, os dois fenômenos são descritos por equações matemáticas similares.

Se trabalhos com coloides são comuns e conhecidos, o mesmo não se pode dizer do segundo fenômeno. Na gravidade quântica a velocidade da luz não é uma constante, como ensina a física clássica, mas flutua de um ponto a outro devido aos efeitos quânticos. Estima-se que esse tipo de gravidade esteja presente em buracos negros e tenha vigorado durante o Big Bang.

Outros experimentos já foram propostos para estudar a gravidade quântica, mas o trabalho dos brasileiros é o primeiro a contemplar o estudo das flutuações da velocidade da luz através das flutuações da velocidade de propagação de ondas acústicas em fluidos.

Segundo Krein, o mérito da pesquisa foi ter apontado um meio de simular em laboratório um fenômeno de observação não possível atualmente. "O comportamento das ondas sonoras ao se propagar em um meio aleatório, como os coloides, permite trazer para o laboratório efeitos análogos aos da gravitação quântica", disse.

Radiação Hawking

Krein e colegas pretendem usar os modelos com fluidos para estudar o equivalente a um buraco negro e como vibrações acústicas quânticas são criadas e destruídas próximo a essas formações no espaço.

Os físicos buscam compreender melhor o fenômeno conhecido como "radiação Hawking", prevista em 1973 pelo físico inglês Stephen Hawking. Segundo Hawking, os buracos negros encolhem com a perda de energia por meio dessa radiação.

Krein, Svaiter e Menezes procuram também grupos experimentais de pesquisa que investiguem fluidos e se interessem em fazer experimentos nessa área.

"Com um fluido, podemos controlar parâmetros do experimento, como a densidade e a concentração das partículas em suspensão, e, com isso, aprender como muda a propagação do som de maneira controlável no laboratório. Isso permitirá construir correlações dos resultados com o que ocorre na gravitação quântica", disse Krein.

Bibliografia:

Analog Model for Quantum Gravity Effects: Phonons in Random Fluids

G. Krein, G. Menezes, N. F. Svaiter

Physical Review Letters

20 September 2010

Vol.: 105, 131301

DOI: 10.1103/PhysRevLett.105.131301