A gravitação quântica é um fenômeno cuja medição não se pode fazer localmente. O motivo é que ela ocorre em locais inacessíveis ao homem, como o interior de buracos negros. Mas um grupo de físicos brasileiros desenvolveu um meio de estudar indiretamente o fenômeno por meio de experimentos de refração de som em coloides, líquidos formados por moléculas de diferentes tamanhos – o leite é um exemplo. O trabalho foi realizado por Gastão Krein, do Instituto de Física Teórica (IFT) da Universidade Estadual Paulista (Unesp), Nami Svaiter, do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), e Gabriel Menezes, pós-doutorando da Unesp. Os resultados foram publicados no dia 20 de setembro na revista Physical Review Letters.
“Em uma conversa que tivemos com Svaiter, surgiu a ideia de que a propagação do som em fluidos coloides poderia apresentar efeitos simililares aos da luz em ambientes nos quais a gravitação quântica seria relevante”, disse Krein à Agência FAPESP.
Menezes foi o elo entre Krein e Svaiter. Atualmente com Bolsa de Pós-Doutorado da FAPESP, orientado por Krein, Menezes foi orientado por Svaiter no CBPF em seu doutorado.
O encontro entre os físicos foi importante para a concepção da pesquisa, uma vez que Krein tem larga experiência em estudos com fluidos aleatórios e Svaiter é especialista em gravitação quântica, tendo estudado os seus efeitos com Lawrence Ford, da Universidade Tufts, nos Estados Unidos.
Flutuações em um fluido podem ser clássicas ou quânticas. O artigo demonstra a validade de usar microvibrações em coloides (flutuação clássica) como plataforma para estudo da gravitação quântica. Segundo o estudo, os dois fenômenos respondem a equações matemáticas similares.
Se trabalhos com coloides são comuns e conhecidos, o mesmo não se pode dizer do segundo fenômeno. Na gravidade quântica, a velocidade da luz não é uma constante, como ensina a física clássica, mas flutua de um ponto a outro devido aos efeitos quânticos. Estima-se que esse tipo de gravidade, além de estar presente em buracos negros, tenha vigorado durante o Big Bang.
Outros experimentos já haviam sido propostos como meios de estudo da gravidade quântica, mas o brasileiro é o primeiro a contemplar o efeito da variação da velocidade da luz.
Segundo Krein, o mérito da pesquisa foi ter apontado um meio de simular em laboratório um fenômeno de observação não possível atualmente. “O comportamento das ondas sonoras ao se propagar em um meio aleatório, como os coloides, permite trazer a um laboratório efeitos análogos aos da gravitação quântica”, disse.
Radiação Hawking
Krein e colegas pretendem calcular em um modelo em coloide, o equivalente a um buraco negro, como vibrações sonoras quânticas são criadas e destruídas próximos a essas formações no espaço.
Os físicos buscam compreender melhor o fenômeno conhecido como “radiação Hawking”, previsto em 1973 pelo físico inglês Stephen Hawking. Segundo Hawking, os buracos negros encolhem com a perda de energia por meio dessa radiação.
Krein, Svaiter e Menezes procuram também outros grupos experimentais de pesquisa que investiguem fluidos e se interessem em fazer experimentos nessa área.
“Com um fluido, podemos controlar parâmetros do experimento, como a densidade e a concentração das partículas em suspensão, e, com isso, aprender como muda a propagação do som de maneira controlável no laboratório. Isso permitirá construir correlações dos resultados com o que ocorre na gravitação quântica”, disse Krein.
O artigo Analog Model for Quantum Gravity Effects: Phonons in Random Fluids (doi: 10.1103/PhysRevLett.105.131301), de Gastão Krein e outros, pode ser lido por assinantes da Physical Review Letters em http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.105.131301.
Agência FAPESP
