Em um vasto e gelado cenário próximo ao polo sul, uma expedição científica está em andamento com cinco mil de sensores espalhados por uma área de um quilômetro quadrado operando incansavelmente em uma importante missão: provar a existência na gravidade quântica.

Por trás dessa iniciativa está uma equipe de cientistas do Instituto Niels Bohr (NBI), da Universidade de Copenhague, na Dinamarca, que desenvolveu um método que explora dados de neutrinos para revelar se a gravidade quântica de fato existe.

Mas, afinal, o que é a gravidade quântica? 

  • É uma teoria que busca unificar duas vertentes fundamentais da física: a física clássica, que descreve os movimentos dos corpos no mundo visível, e a mecânica quântica, que governa o comportamento das partículas subatômicas;
  • A confirmação da existência da gravidade quântica seria um avanço significativo, representando um marco na compreensão da natureza fundamental do Universo.

Análise de 300 mil neutrinos para confirmar a gravidade quântica

Nesta terça-feira (26), os resultados do estudo conduzido pelo NBI, em colaboração com pesquisadores dos EUA, foram divulgados na revista científica Nature Physics. Nesse estudo, mais de 300 mil neutrinos foram minuciosamente examinados. 

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No entanto, os neutrinos em questão não são os exóticos provenientes de fontes distantes no espaço, mas sim aqueles gerados na atmosfera terrestre quando partículas cósmicas de alta energia colidem com moléculas de nitrogênio e outras.

Apesar de sua origem mais “doméstica”, esses neutrinos são abundantes e fornecem uma base sólida para a validação da metodologia utilizada. O próximo passo é analisar os neutrinos vindos do espaço profundo, que podem oferecer pistas mais claras sobre a existência da gravidade quântica.

Estação Polo Sul de Amundsen-Scott, na Antártica. Crédito: Mesa Studios – Shutterstock

O Observatório de Neutrinos do IceCube, situado ao lado da Estação Polo Sul de Amundsen-Scott, na Antártica, desempenha um papel central nessa busca. Operado pela Universidade de Wisconsin-Madison, o IceCube é uma colaboração internacional que reúne mais de 300 cientistas de diversas partes do mundo, incluindo a equipe do NBI.

Os neutrinos são partículas fascinantes, capazes de viajar pelo Universo sem serem afetados pelas forças comuns da natureza, como a gravidade ou o magnetismo, uma vez que têm carga elétrica e são quase sem massa, permitindo que trafeguem bilhões de anos-luz pelo cosmos em seu estado original.

O ponto crucial deste estudo reside nas oscilações dos neutrinos – suas mudanças de “sabor” à medida que viajam. A detecção dessas oscilações nos neutrinos de longo alcance pode ser a primeira evidência concreta da existência da gravidade quântica.

Representação artística dos neutrinos, partículas sem massa e carga que viajam pelo Universo sem alterações, ignorando forças como gravidade e magnetismo. Crédito: Kakteen – Shutterstock

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Resultados inconclusivos não desanimam equipe

Apesar de não terem obtido resultados conclusivos até o momento, os pesquisadores permanecem otimistas. 

“Embora tivéssemos esperanças de ver mudanças relacionadas à gravidade quântica, o fato de não as termos visto não exclui em nada que elas sejam reais”,  diz Tom Stuttard, professor assistente do NBI. “Quando um neutrino atmosférico é detectado na instalação antártica, ele normalmente terá viajado pela Terra. Ou seja, aproximadamente 12.700 km – uma distância muito curta em comparação com os neutrinos originários do Universo distante. Aparentemente, é necessária uma distância muito maior para que a gravidade quântica cause impacto, se ela existir”.

Segundo Stuttard, durante anos, muitos físicos duvidaram se os experimentos poderiam testar a gravidade quântica. “Nossa análise mostra que isso é realmente possível, e com futuras medições com neutrinos astrofísicos, bem como detectores mais precisos sendo construídos na próxima década, esperamos finalmente responder a essa pergunta fundamental”.

Em resumo, a busca pela gravidade quântica no polo sul está em pleno andamento, e apesar de ainda não terem alcançado seu objetivo, os cientistas estão determinados a continuar essa jornada, impulsionados pelo desejo de desvendar um dos grandes enigmas do Universo.