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Pesquisadores austríacos criam teoria geométrica inédita para descrever a curvatura do universo em escalas subatômicas e cosmológicas e testam interações entre gravidade e partículas quânticas
Enquanto satélites orbitam sob as leis de Einstein e átomos se comportam conforme a mecânica quântica, a física ainda busca responder uma das perguntas mais profundas da ciência moderna: como unificar as leis que regem o muito grande com as que controlam o muito pequeno? Essa busca, que mistura o invisível com o colossal, está no centro de novas pesquisas conduzidas pela Universidade de Viena.
Em um extenso artigo publicado no dia 28 de maio de 2025, o físico Sebastian Deiber apresenta os esforços de três equipes distintas que atuam nos campos da física de partículas, da matemática aplicada e da gravidade quântica. O foco está em teorias sobre matéria escura, unificação de forças fundamentais e a geometria profunda do espaço-tempo.
O quebra-cabeça da física: entre partículas invisíveis e forças que não se encaixam
Desde o sucesso do Modelo Padrão da física de partículas, responsável por explicar quase todos os fenômenos não gravitacionais observáveis, cientistas como Josef Pradler se dedicam a explorar o que ainda está oculto. Pradler, professor da Universidade de Viena, enfatiza: “A teoria funciona, mas não explica tudo. Algo está faltando”.
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Um dos maiores enigmas é a matéria escura. Estima-se que ela represente 85% de toda a matéria do universo, mas jamais foi detectada diretamente. Sabe-se apenas de seus efeitos gravitacionais, como a curvatura da luz em fenômenos de lente gravitacional ou a velocidade anômala de rotação das galáxias.
A hipótese dominante sugere que a matéria escura seja composta por partículas com massa e sem carga elétrica, propriedades compatíveis com o Modelo Padrão, mas que exigem sua ampliação. É essa a missão do grupo de Pradler: criar modelos teóricos e confrontá-los com dados de telescópios e detectores subterrâneos.
Essas pesquisas exigem precisão extrema. Mesmo sem observar diretamente essas partículas, os cientistas refinam predições e guiam experimentos que buscam vestígios de sua existência em ambientes controlados, onde colisores e sensores buscam o invisível.
Além da matéria escura, outro desafio é a unificação entre a gravidade, hoje explicada pela teoria da relatividade geral, e as demais forças fundamentais, que seguem o regime quântico. Até hoje, não existe uma teoria validada que una esses dois pilares da física moderna.
Para isso, o grupo de Markus Aspelmeyer desenvolve experimentos extremamente sensíveis em laboratórios subterrâneos na Áustria, onde tentam colocar partículas em estados quânticos sujeitos à influência gravitacional. Se bem-sucedidos, provarão que a gravidade também precisa de uma descrição quântica.
Esse experimento é realizado com partículas de vidro em escala nanométrica, resfriadas a temperaturas próximas do zero absoluto e mantidas no vácuo absoluto, evitando qualquer interferência externa que destrua o estado quântico.
Espaço-tempo pixelado e novas geometrias para a realidade
Se a física experimental busca pistas, a matemática teórica se antecipa com modelos ousados. Roland Steinbauer e sua equipe estão propondo uma nova geometria do espaço-tempo, baseada na ideia de que o universo, em suas menores escalas, não é contínuo, mas formado por “pontos quânticos”, como pixels.
Na relatividade geral de Einstein, a gravidade é a curvatura do espaço-tempo causada pela presença de massa. Porém, em situações extremas, como o colapso de uma estrela ou o interior de um buraco negro, essa curvatura deixa de ser suave e contínua.
Nesses casos, a matemática clássica falha. É aí que entra a nova abordagem: a geometria desenvolvida por Steinbauer é capaz de lidar com “espaço-tempos ásperos”, onde há descontinuidades e mudanças abruptas.
Uma das teorias mais promissoras nesse campo é a chamada Causal Set Theory, que descreve o universo como um conjunto de eventos discretos, conectados causalmente. Essa visão pode ser a chave para unir a física clássica com a quântica.
O grupo de Steinbauer desenvolve ferramentas matemáticas capazes de calcular curvaturas em cenários onde a geometria tradicional não funciona, como nas fronteiras entre estrelas e o vácuo, onde a densidade de matéria muda abruptamente.
Com isso, a nova geometria promete fornecer uma linguagem comum para diversas teorias candidatas à gravidade quântica, oferecendo consistência entre escalas quânticas e cósmicas.
Ao permitir que cientistas descrevam curvaturas tanto no “espaço-tempo clássico” quanto em modelos “pixelados”, a teoria de Steinbauer representa um avanço significativo rumo à unificação dos modelos físicos.
Embora uma teoria definitiva da gravidade quântica ainda não tenha sido validada, a convergência entre experimentos e modelos matemáticos na Universidade de Viena indica que estamos cada vez mais próximos de entender os blocos fundamentais da realidade.
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