Por mais de um século, os grávitons, partículas hipotéticas que carregam a força da gravidade, escaparam da mira dos cientistas. No entanto, um novo estudo liderado por pesquisadores da Suécia propõe um experimento inovador que poderia, teoricamente, detectar esses elusivos objetos quânticos.
Assim como os fótons são as partículas portadoras da força no campo eletromagnético, os grávitons seriam as partículas responsáveis por transmitir a força gravitacional. No entanto, devido à sua interação extremamente fraca, eles nunca foram detectados, e muitos físicos acreditam que essa tarefa seja quase impossível.
Contrariando esse ceticismo, a equipe da Universidade de Estocolmo detalhou um experimento que poderia medir o chamado “efeito gravito-fonônico” e, pela primeira vez, capturar grávitons individuais. A pesquisa foi publicada na revista Nature Communications.
Tecnologia necessária ainda é inexistente
Embora simples, a ideia é ambiciosa: resfriar uma barra de alumínio de 1.800 kg a uma temperatura extremamente próxima do zero absoluto, conectá-la a sensores quânticos ultrassensíveis e esperar que ondas gravitacionais passem por ela.
Quando essas ondas gravitacionais interagissem com a barra, elas causariam vibrações minúsculas que os sensores detectariam como uma série de saltos quânticos entre diferentes níveis de energia. Cada um desses saltos seria a marca da detecção de um único gráviton.
Para garantir a autenticidade dos sinais detectados, os dados seriam cruzados com os do LIGO (sigla em inglês para Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro a Laser), para eliminar a possibilidade de interferências de fundo. No entanto, há um desafio: os sensores quânticos necessários para essa detecção ainda não foram desenvolvidos. Apesar disso, os pesquisadores estão confiantes de que a tecnologia necessária poderá ser criada em um futuro próximo.
Detecção da partícula da gravidade representa grande avanço na física quântica
“Estamos certos de que esse experimento funcionaria”, afirma Thomas Beitel, físico teórico e um dos autores do estudo, em um comunicado. Ele ressalta que a possibilidade de detectar grávitons deve incentivar o avanço na tecnologia de detecção quântica. “Com um pouco de sorte, poderemos capturar grávitons individuais em breve”.
A gravidade, uma das quatro forças fundamentais da física, continua sendo a mais enigmática, apesar de ser a mais presente em nosso cotidiano. Enquanto outras forças já têm suas partículas associadas, como os fótons no eletromagnetismo, a gravidade carece da detecção de seu hipotético gráviton, o que dificulta sua integração com o Modelo Padrão da teoria quântica.
O experimento proposto pode se inspirar nos trabalhos pioneiros de Joseph Weber, que, na década de 1960, tentou detectar ondas gravitacionais usando cilindros de alumínio. Embora Weber tenha afirmado ter feito uma descoberta em 1969, seus resultados não foram replicados, e as ondas gravitacionais só foram confirmadas décadas depois, em 2015, pelo LIGO.
Agora, com uma atualização tecnológica, incluindo resfriamento criogênico e proteção contra ruído, o experimento pode finalmente capturar grávitons. As ondas gravitacionais geradas por colisões de estrelas de nêutrons, dentro do alcance de detecção do LIGO, são vistas como os candidatos mais promissores. Estima-se que, a cada evento, um undecilhão de grávitons atravesse o alumínio, mas apenas uma fração seria absorvida.
Embora os sensores quânticos ainda estejam em desenvolvimento, a equipe de pesquisa está otimista. “Saltos quânticos já foram observados em materiais recentemente, mas ainda não nas massas de que precisamos”, comenta Germain Tobar, coautor do estudo. “Mas a tecnologia necessária está cada vez mais próxima”.