Crédito de imagem: Hubble
Os cientistas que estudam o Big Bang dizem que é possível que a teoria das cordas possa um dia ser testada experimentalmente através de medições do brilho posterior do Big Bang.
Richard Easther, professor assistente de física da Universidade de Yale, discutirá a possibilidade em uma reunião na Universidade de Stanford na quarta-feira, 12 de maio, intitulada "Além de Einstein: do Big Bang aos buracos negros". Os colegas de Easther são Brian Greene, da Columbia University, William Kinney, da Universidade de Buffalo, SUNY, Hiranya Peiris, da Universidade de Princeton, e Gary Shiu, da Universidade de Wisconsin.
A teoria das cordas tenta unificar a física do grande (gravidade) e do pequeno (o átomo). Agora eles são descritos por duas teorias, a relatividade geral e a teoria quântica, ambas provavelmente incompletas.
Os críticos desprezaram a teoria das cordas como uma "filosofia" que não pode ser testada. No entanto, os resultados de Easther e seus colegas sugerem que evidências observacionais que apóiam a teoria das cordas podem ser encontradas em medidas cuidadosas do Cosmic Microwave Background (CMB), a primeira luz a surgir após o Big Bang.
"No Big Bang, o evento mais poderoso da história do Universo, vemos as energias necessárias para revelar os sinais sutis da teoria das cordas", disse Easther.
A teoria das cordas se revela apenas em pequenas distâncias extremas e com altas energias. A escala de Planck mede de 10 a 35 metros, a menor distância teórica que pode ser definida. Em comparação, um minúsculo átomo de hidrogênio, com 10 a 10 metros de diâmetro, tem dez trilhões de trilhões de vezes a largura. Da mesma forma, os maiores aceleradores de partículas geram energias de 1015 elétron-volts colidindo partículas subatômicas. Esse nível de energia pode revelar a física da teoria quântica, mas ainda é aproximadamente um trilhão de vezes menor que a energia necessária para testar a teoria das cordas.
Os cientistas dizem que as forças fundamentais do Universo - gravidade (definida pela relatividade geral), eletromagnetismo, forças radioativas "fracas" e forças nucleares "fortes" (todas definidas pela teoria quântica) - foram unidas no flash de alta energia do Grande Bang, quando toda a matéria e energia estavam confinadas dentro de uma escala subatômica. Embora o Big Bang tenha ocorrido há quase 14 bilhões de anos, seu brilho posterior, o CMB, ainda cobre todo o universo e contém um registro fossilizado dos primeiros momentos do tempo.
A sonda de anisotropia de microondas de Wilkinson (WMAP) estuda o CMB e detecta diferenças sutis de temperatura, dentro dessa radiação amplamente uniforme, brilhando a apenas 2,73 graus Celsius acima do zero absoluto. A uniformidade é evidência de "inflação", um período em que a expansão do Universo se acelerou rapidamente, cerca de 10 a 33 segundos após o Big Bang. Durante a inflação, o Universo cresceu de uma escala atômica para uma escala cósmica, aumentando seu tamanho cem trilhões de trilhões de vezes. O campo de energia que impulsionou a inflação, como todos os campos quânticos, continha flutuações. Essas flutuações, presas ao fundo cósmico de microondas como ondas em um lago congelado, podem conter evidências da teoria das cordas.
Easther e seus colegas comparam a rápida expansão cósmica que ocorreu logo após o Big Bang à ampliação de uma fotografia para revelar pixels individuais. Enquanto a física na escala de Planck fez uma "ondulação" de 10 a 35 metros de diâmetro, graças à expansão do Universo, a flutuação agora pode durar muitos anos-luz.
Easther enfatizou que é provável que a teoria das cordas possa deixar efeitos mensuráveis no fundo das microondas, alterando sutilmente o padrão de pontos quentes e frios. No entanto, a teoria das cordas é tão difícil de testar experimentalmente que vale a pena tentar qualquer chance. Os sucessores do WMAP, como o CMBPol e a missão européia Planck, medirão o CMB com precisão sem precedentes.
As modificações no CMB decorrentes da teoria das cordas podem divergir da previsão padrão para as diferenças de temperatura no fundo cósmico de microondas em até 1%. No entanto, encontrar um pequeno desvio de uma teoria dominante não é sem precedentes. Como exemplo, a órbita medida de Mercúrio diferia do que era previsto pela lei da gravidade de Isaac Newton em cerca de setenta milhas por ano. A relatividade geral, a lei da gravidade de Albert Einstein, poderia explicar a discrepância causada por uma distorção sutil no espaço-tempo da gravidade do Sol, acelerando a órbita de Mercúrio.
Consulte http://www-conf.slac.stanford.edu/einstein/ para obter mais informações sobre a reunião "Beyond Einstein".
Fonte original: Comunicado de imprensa da Universidade de Yale
