Pistas de dimensões extras em ondas gravitacionais?

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Pesquisadores do Instituto Max Planck de Física Gravitacional (Albert Einstein Institute/AEI), em Potsdam descobriu que dimensões ocultas – como previsto pela teoria das cordas – podem influenciar as ondas gravitacionais. Em um artigo publicado recentemente, eles estudaram as consequências de dimensões extras sobre estas ondulações no espaço-tempo, e preveem se os seus efeitos podem ser detectados.

A primeira detecção das ondas gravitacionais em um buraco negro binário em setembro 2015 pelo LIGO, abriu uma nova janela para o Universo. Agora parece que com esta nova ferramenta de observação, os físicos não só podem rastrear buracos negros e outros objetos exóticos astrofísicos mas também compreender a própria gravidade. “Em comparação com as outras forças fundamentais, como, por exemplo, o eletromagnetismo, a gravidade é extremamente fraca”, explica o Dr. David Andriot, um dos autores do estudo. A razão para esta fraqueza pode ser devido a gravidade interage com mais de três dimensões no espaço e uma dimensão de tempo que fazem parte da nossa experiência cotidiana.

Dimensões extras

Dimensões extras são muito pequenos e são uma parte indispensável da teoria das cordas – um dos candidatos promissores para uma teoria da gravidade quântica. A teoria da gravidade quântica unifica a mecânica quântica e a relatividade geral, e procura entender o que acontece quando grandes massas em distâncias muito pequenas estão envolvidas, por exemplo, dentro de um buraco negro ou no Big Bang.

“Os físicos têm procurado dimensões extras no Large Hadron Collider (LHC) do CERN, mas até agora, esta pesquisa não produziu resultados,” disse o Dr. Gustavo Lucena Gómez, o segundo autor do artigo. “Mas detectores de ondas gravitacionais podem ser capazes de fornecerem evidências experimentais.”

Os investigadores descobriram que as dimensões adicionais devem ter dois efeitos diferentes sobre ondas gravitacionais: elas iriam modificar as ondas gravitacionais “padrão” e produziriam ondas adicionais em altas frequências acima de 1000 Hz. No entanto, a observação deste último é improvável, pois os detectores de ondas gravitacionais terrestres existentes não são sensíveis o suficiente em altas frequências.

Por outro lado, o efeito que as dimensões extras podem fazer a diferença na forma como as ondas gravitacionais “padrão” esticam e encolhem o espaço-tempo e isto pode ser mais fácil de detectar através do uso de mais de um detector. O detector VIRGO, um interferômetro com dois braços de 3 km cada, localizados em Pisa, Itália, ira juntar-se aos dois detectores LIGO para a próxima observação que será executada no final de 2018 e início de 2019.

Mais informações: David Andriot et al. Signatures of extra dimensions in gravitational waves, Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (2017): https://phys.org/news/2017-06-hints-extra-dimensions-gravitational.html. DOI: 10.1088/1475-7516/2017/06/048, arXiv: https://arxiv.org/abs/1704.07392

Traduzido e adaptado de Phys.

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