A gravidade quântica estudada no Polo Sul
Esses sensores fazem parte do Observatório de Neutrinos IceCube, localizado ao lado da estação Amundsen-Scott, na Antártida. Eles monitoram os neutrinos, partículas quase sem massa e sem carga elétrica, originárias do espaço. Uma equipe do Instituto Niels Bohr (NBI) da Universidade de Copenhague desenvolveu um método utilizando os dados desses neutrinos para explorar a presença da gravidade quântica.
Os físicos buscam unificar dois campos distintos: a física clássica, que explica a gravidade e nosso ambiente cotidiano, e a física quântica, que descreve o mundo atômico. Tom Stuttard, professor assistente no NBI e coautor de um artigo na revista Nature Physics, fala sobre essa busca pela unificação como um dos maiores desafios da física fundamental.
O estudo examinou mais de 300.000 neutrinos, principalmente originados da atmosfera terrestre, resultantes de colisões entre partículas de alta energia do espaço e moléculas como o nitrogênio de nossa atmosfera. Estes neutrinos são mais fáceis de estudar do que aqueles vindos do espaço distante por serem mais numerosos, o que permitiu validar a metodologia. Agora, a equipe está pronta para avançar para a próxima fase: estudar neutrinos do espaço profundo.
O Observatório de Neutrinos IceCube é único porque permite observar o espaço a partir do hemisfério oposto da Terra, sendo que os neutrinos podem atravessar nosso planeta sem perturbação. Mais de 300 cientistas de diversos países participam deste projeto.
Os neutrinos, capazes de viajar bilhões de anos-luz através do Universo sem serem alterados, poderiam revelar pistas sobre a gravidade quântica se sofressem mudanças sutis durante sua viagem. Os neutrinos existem em três formas ou "sabores": neutrino eletrônico, muônico ou tauônico. Sua capacidade de mudar de sabor enquanto viajam, um fenômeno conhecido como oscilação de neutrinos, é um comportamento quântico que poderia ser perturbado pela gravidade quântica.
O estudo publicado em Nature Physics não encontrou mudanças relacionadas à gravidade quântica nos neutrinos atmosféricos, mas isso não significa que elas não existam. As distâncias percorridas por esses neutrinos são relativamente curtas comparadas às distâncias interestelares, e um alcance mais longo pode ser necessário para observar um impacto da gravidade quântica.
Os pesquisadores permanecem otimistas. Com sua metodologia e a expectativa de futuras medidas com neutrinos astrofísicos, além do desenvolvimento de detectores mais precisos, eles esperam responder definitivamente à questão da existência da gravidade quântica.