Nada pode ir mais rápido que a luz. É uma regra da física tecida na própria estrutura da teoria da relatividade especial de Einstein. Quanto mais rápido algo vai, mais próximo fica da perspectiva de o tempo congelar até parar.
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Vá mais rápido ainda e você se deparará com problemas de reversão do tempo, mexendo com noções de causalidade.
Mas num estudo publicado no final do ano passado, os cientistas ultrapassaram os limites da relatividade para chegar a um sistema que não entre em conflito com a física existente e que possa até apontar o caminho para novas teorias.
Os pesquisadores – da Universidade de Varsóvia, na Polónia, e da Universidade Nacional de Singapura – desenvolveram uma “extensão da relatividade especial” que combina três dimensões de tempo com uma única dimensão espacial (“1+3 espaço-tempo”), em oposição ao três dimensões espaciais e uma dimensão temporal com as quais todos estamos acostumados.
Em vez de criar quaisquer inconsistências lógicas importantes, o estudo acrescenta mais evidências para apoiar a ideia de que os objetos podem muito bem ser capazes de se mover mais rápido que a luz sem quebrar completamente as nossas atuais leis da física.
“Não há nenhuma razão fundamental para que os observadores que se movem em relação aos sistemas físicos descritos com velocidades superiores à velocidade da luz não devam estar sujeitos a isso”, disse o físico Andrzej Dragan, da Universidade de Varsóvia, na Polônia.
Este estudo baseia-se em trabalhos anteriores de alguns dos mesmos pesquisadores, sugerindo que perspectivas superluminais poderiam ajudar a unir a mecânica quântica com a teoria da relatividade especial de Einstein – dois ramos da física que atualmente não podem ser reconciliados em uma única teoria abrangente que descreve a gravidade da mesma maneira como explicamos outras forças.
As partículas não podem mais ser modeladas como objetos pontuais sob esta estrutura, como poderíamos na perspectiva 3D (mais tempo) mais mundana do Universo.
Em vez disso, para entender o que os observadores podem ver e como uma partícula superluminal pode se comportar, precisaríamos recorrer aos tipos de teorias de campo que sustentam a física quântica.
Com base neste modelo, os objetos superluminais pareceriam uma partícula que se expande como uma bolha no espaço – não muito diferente de uma onda através de um campo. O objeto de alta velocidade, por outro lado, “experimentaria” diversas linhas de tempo diferentes.
Mesmo assim, a velocidade da luz no vácuo permaneceria constante mesmo para os observadores que viajam mais rápido do que ela, o que preserva um dos princípios fundamentais de Einstein – um princípio que anteriormente só foi pensado em relação aos observadores que viajam mais lentamente que a velocidade da luz. (como todos nós).
“Esta nova definição preserva o postulado de Einstein de constância da velocidade da luz no vácuo, mesmo para observadores superluminais”, disse Dragan.
“Portanto, a nossa relatividade especial alargada não parece uma ideia particularmente extravagante.”
No entanto, os pesquisadores reconhecem que a mudança para um modelo espaço-tempo 1+3 levanta algumas novas questões, mesmo quando responde a outras. Eles sugerem que é necessário estender a teoria da relatividade especial para incorporar quadros de referência mais rápidos que a luz.
Isso pode muito bem envolver empréstimos da teoria quântica de campos: uma combinação de conceitos da relatividade especial, da mecânica quântica e da teoria clássica de campos (que visa prever como os campos físicos irão interagir uns com os outros).
Se os físicos estiverem certos, todas as partículas do Universo teriam propriedades extraordinárias na relatividade especial estendida.
Uma das questões levantadas pela investigação é se algum dia seremos capazes de observar este comportamento prolongado – mas responder a isso vai exigir muito mais tempo e muito mais cientistas.
“A mera descoberta experimental de uma nova partícula fundamental é um feito digno do Prémio Nobel e viável numa grande equipa de investigação que utilize as mais recentes técnicas experimentais”, disse o físico Krzysztof Turzyński , da Universidade de Varsóvia.
“No entanto, esperamos aplicar os nossos resultados para uma melhor compreensão do fenómeno de quebra espontânea de simetria associada à massa da partícula de Higgs e de outras partículas do Modelo Padrão, especialmente no Universo primordial.”
Traduzido por Mateus Lynniker de ScienceAlert
