Traduzido e adaptado por Mateus Lynniker de Phys.org
Os físicos teóricos há muito tentam conceber uma teoria completa da gravidade que também explique os fenômenos da mecânica quântica, o que os modelos existentes não fazem. Tal teoria poderia explicar coletivamente os muitos fenômenos físicos e cosmológicos intrincados observados nas últimas décadas.
Pesquisadores da Universidade de Maryland e da Universidade de British Columbia realizaram recentemente um estudo teórico explorando a possibilidade de que a holografia, uma abordagem da gravidade quântica que inclui algumas características dos hologramas convencionais, possa ser usada para descrever fenômenos da mecânica quântica. Seu artigo, publicado na Physical Review Letters , apresenta um argumento teórico que poderia sugerir uma ligação entre os fenômenos cosmológicos observáveis e a física que sustentaria os espaços-tempos dos buracos de minhoca.
“Criar uma teoria da gravidade que inclua a física da mecânica quântica tem sido uma importante área de vanguarda na física teórica há décadas”, disse Mark Van Raamsdonk, um dos pesquisadores que realizou o estudo, ao Phys.org. “Isso é necessário para realmente entender a física dos buracos negros e do Big Bang e progredir em direção a uma teoria da física totalmente unificada.
“Agora temos modelos totalmente consistentes de gravidade quântica por meio de uma abordagem chamada holografia, em que a física gravitacional é codificada em um sistema quântico não gravitacional de dimensão inferior e mais simples. As teorias da gravidade holográfica nos ensinaram muito sobre a física dos buracos negros e até mesmo sobre a natureza fundamental do espaço-tempo, mas até agora não houve muito progresso na compreensão de espaços-tempos cosmológicos realistas com um Big Bang.”
O principal objetivo do trabalho recente de Van Raamsdonk e seus colegas foi descrever a física dos espaços-tempos cosmológicos usando uma abordagem holográfica. Os espaços-tempos envolvem essencialmente a combinação das três dimensões do espaço e da dimensão única do tempo em uma única variedade quadridimensional, que sustenta fenômenos como o Big Bang e as expansões cósmicas.
“Argumentamos que esses modelos também podem explicar o fato de que a expansão do nosso universo está se acelerando, mas de uma maneira diferente do que geralmente se supõe”, disse Van Raamsdonk. “A explicação mais convencional, no que é chamado de modelo Lambda-CDM ( matéria escura fria ), é que temos uma ‘constante cosmológica’ positiva, um tipo de energia escura que sempre tem a mesma densidade em todo o universo. modelos holográficos também podem explicar naturalmente a aceleração cósmica, mas o fazem por meio de uma energia escura cuja densidade muda com o tempo.”
Os modelos holográficos sugerem que em algum momento a densidade da energia escura diminui abaixo de zero, atingindo um valor negativo. Isso poderia, por sua vez, causar uma desaceleração e o eventual novo colapso do universo, que às vezes é chamado de “big crunch”. Van Raamsdonk e seus colegas propõem que esses modelos possam oferecer uma perspectiva diferente sobre a aceleração cosmológica.
“Observamos que os modelos de gravidade quântica decorrentes da holografia podem explicar naturalmente a aceleração cosmológica de uma maneira nova, com uma mudança de energia escura que eventualmente se torna negativa”, disse Van Raamsdonk. “Não sabemos ao certo se nosso universo funciona dessa maneira, mas é algo que podemos procurar em observações cosmológicas”.
O trabalho recente dessa equipe de pesquisadores oferece uma nova perspectiva que pode contribuir para a compreensão teórica de problemas cosmológicos que permanecem sem solução. Van Raamsdonk e seus colegas já conduziram pesquisas adicionais comparando suas previsões com as observações cosmológicas disponíveis.
“Comparamos as previsões de nossa classe de modelo (a diminuição da energia escura) com o que vemos de observações diretas da expansão do universo, para ver se elas parecem consistentes”, acrescentou Van Raamsdonk. “Com meu aluno Chris Waddell, analisamos os dados mais recentes de desvio para o vermelho versus brilho para supernovas do tipo IA. Essas observações podem nos dizer quantitativamente como era a expansão do universo nos últimos seis ou sete bilhões de anos. não nos dizer definitivamente se a energia escura está diminuindo ou não, descobrimos que a maioria dos modelos que se ajustam aos dados de forma aceitável apresentam uma diminuição da energia escura no momento.”
Em seus próximos estudos, os pesquisadores também gostariam de entender melhor o que a classe de modelos que eles criaram preveria em relação à física da radiação cósmica de fundo e à distribuição das galáxias no universo. Isso permitiria que eles comparassem essas previsões com observações recentes.
