Pesquisa da UFPB avança na descoberta de novas dimensões espaciais

Uma tese apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Física da Universidade Federal da Paraíba (UFPB) buscou por traços da existência de outras dimensões espaciais que não são percebidas na natureza, além das que já conhecemos: largura, comprimento e altura. Os resultados obtidos, segundo a autora Gabriela Coutinho Luna, contribuem para o estudo de modificações da gravitação.

A tese intitulada “Testes de Modificações da Gravitação na Escala Atômica” estabeleceu novos limites empíricos para o desvio da gravidade padrão (gravidade Newtoniana), em escala de comprimento atômico, utilizando recentes medidas da espectroscopia do átomo de hidrogênio.

O trabalho foi motivado pela existência de teorias que preveem o fortalecimento do campo gravitacional em curtas distâncias, como as teorias de dimensões extras, ou seja, teorias em que o número de dimensões é maior que a dimensão do espaço-tempo usual, na qual o tempo e o espaço tridimensional são concebidos, em conjunto, como uma única variedade de quatro dimensões.

Os resultados da pesquisa, de acordo com sua autora, Gabriela Coutinho Luna, são vínculos espectroscópicos na escala atômica para testes de modificações da gravitação. “Embora não tenhamos obtido vínculos para as teorias de dimensões extras, obtivemos resultados bem relevantes que contribuem para o estudo de modificações da gravitação e os quais deixaram perspectivas para futuros trabalhos”, comemora a pesquisadora.

Conforme a Gabriela Coutinho Luna, as teorias de dimensões extras surgem motivadas pelo desejo de solucionar alguns desafios da física teórica, tais como: a tentativa de unificar a força gravitacional com a eletromagnética, que era um desejo de Albert Einstein após formular a Teoria da Relatividade Geral. Ele procurava por uma teoria geral que as unificasse, e com a qual pudesse explicar todos os fenômenos da natureza.

“Existem quatro forças fundamentais na natureza: a força nuclear fraca, a força forte, a eletromagnética e a gravidade, que em ordem de grandeza se distancia das outras três. O estudo de dimensões extras é justamente uma justificativa para essa fraqueza da gravidade”, comenta Gabriela Coutinho Luna, referindo-se ao fato de que a gravitação possui uma magnitude muito inferior em comparação às demais forças.

O estudo de Gabriela não encontrou os traços de dimensões extras, mas isso não quer dizer que elas não existam, ressalta a pesquisadora. “Talvez a parametrização usada não tenha sido favorável para essa busca”, pondera.

O professor-orientador da pesquisa, Fábio Leal de Melo Dahia, conta que uma das possibilidades para buscar traços da existência das dimensões extras seria a modificação da gravitação em uma escala microscópica. 

“A gente sabe que a gravitação domina em escalas astronômicas, a principal interação é a gravitacional, mas em pequenas escalas, escalas de laboratório, escala atômica, por exemplo, geralmente ela é ignorada porque a intensidade dela é muito baixa comparada com a interação elétrica. No átomo, quando você vai estudar as suas propriedades, em geral você despreza a interação gravitacional que existe entre o elétron e o próton. Mas se existem dimensões extras, a interação gravitacional pode ser importante, porque há modelos que sugerem que a interação gravitacional seria mais forte do que a convencional, se houver dimensão extra”, diz o professor.

 Conforme a autora da tese de doutorado Gabriela Coutinho Luna, seu trabalho obteve dois resultados: um inspirado em um experimento chamado MTV-G, o qual investiga a possibilidade de um forte campo gravitacional ao redor do núcleo atômico através da medida da precessão do spin do elétron, em um processo de espalhamento com um núcleo pesado; o outro, proveniente da frequência de transição 1S-3S do átomo de hidrogênio.

“O experimento MTV-G foi realizado numa perspectiva da física clássica, nós o consideramos do ponto de vista quântico, visto que o spin é uma partícula quântica. Com isso, obtivemos vínculos espectroscópicos que são mais fortes do que os resultados do experimento MTV-G. Quanto à frequência de transição 1S-3S, os resultados foram comparados com os do Hélio antiprotônico, que é um átomo exótico encontrado na natureza e que possui vínculos atuais bastantes fortes. Os nossos vínculos são ligeiramente mais fortes do que os do Hélio antiprotônico também”, informa Gabriela Luna, cuja tese de doutorado foi defendida e aprovada no último dia 28 de fevereiro.

Ascom/UFPB