Gravidade, dimensões múltiplas e mini buracos negros

Das quatro forças fundamentais da natureza, a gravidade é a mais peculiar. É a mais exagerada das quatro forças, unindo estruturas de centenas de milhões de anos-luz de diâmetro. Em distâncias “pequenas”, a gravidade ainda reina, pois é a mestre de sistemas solares, a cola que os une. No entanto, os mais pequenos ímãs desafiam a gravidade com relativa facilidade. Por que a gravidade é tão fraca em relação a outras forças? Por décadas, os físicos têm tentado responder a essa pergunta.

Este é o lugar onde a gravidade e outras dimensões se juntam para formar uma das minhas teorias favoritas da gravidade (simplesmente porque é uma teoria ridiculamente legal). Hipoteticamente, a gravidade poderia literalmente vazar ou derramar para outras dimensões. Essas dimensões poderiam vir em várias formas diferentes. Uma hipótese sugere que estas dimensões são menores que os átomos. Outra ideia sugere que estas dimensões alternativas são do mesmo “tamanho” que as nossas e apenas estão ‘empilhadas’ em cima e abaixo. Isso poderia ajudar a responder a duas outras questões mais proeminentes sobre a natureza do universo com relação específica à natureza da energia escura e da inflação.

Do ponto de vista da energia escura, se a gravidade está derramando em outras dimensões do espaço, não vai ser tão forte em nosso universo, o que permitiria que o universo se expandisse mais rápido do que o inicialmente esperado. Além disso, este vazamento também pode explicar a natureza da matéria escura. Se a gravidade está vazando entre as dimensões, é possível que gravidade de outras dimensões está vazando para a nossa. A matéria escura torna-se então a pegada gravitacional de objetos em dimensões alternativas.

Há um problema, porém. Antes de podermos provar qualquer dessas hipóteses, precisamos determinar se outras dimensões existem realmente. Neste momento, um dos melhores métodos para testar dimensões alternativas é encontrando as partículas que estão previstas para existir em outras dimensões. Um exemplo de uma tal partícula seria partículas em estados Kaluza Klein. Basicamente, do mesmo modo que átomos têm estados de alta e baixa energia, partículas têm estados de massa baixa e alta. Uma partícula em um estado Kaluza Klein existe uma massa maior do que o seu homólogo de partícula normal.

Outro teste para dimensões mais elevadas seria a de observar um deslizamento de um gráviton em outra dimensão. A principal maneira para isso seria os cientistas esmagarem um monte de partículas entre si e descobrir uma massa “em falta”. A massa faltante seria, hipoteticamente, um gráviton que caiu em outra dimensão. É claro que, para tal experiência funcionar, primeiro precisamos provar se existe ou não um gráviton. Um gráviton é o transportador hipotético da gravidade (da mesma forma que o fóton é a transportador para a força eletromagnética). No momento, a gravidade é a única força sem um transportador. [Modelo Padrão: uma visão geral da física de partículas]

Outra método seria utilizar a potência de buracos negros criados em laboratório. Seriam minúsculos buracos negros microscópicos com uma vida útil de apenas 10^-27 segundos, mas que não soam tão aterrorizantes. O LHC é atualmente o único acelerador que pode produzir colisões com energia suficiente para gerar esses pequenos buracos negros. Os cientistas podem então estudar a sua taxa e padrões de decaimento (como previstos pelo modelo padrão) que lhes permitam investigar a natureza das outras dimensões e outras regiões desconhecidas da física.