Físicos propuseram uma nova abordagem para unir a mecânica quântica e a gravidade, com potencial para explicar os primeiros instantes do Universo. A hipótese também sugere uma origem natural para a inflação inicial, mas envolve um elemento ainda não resolvido: os chamados “fantasmas”.A mecânica quântica descreve o comportamento do universo em escalas atômicas e subatômicas, enquanto a relatividade geral explica a gravidade como a curvatura do espaço-tempo. Apesar de ambas serem bem-sucedidas em seus domínios, elas ainda não foram integradas em uma única teoria. O estudo foi publicado na revista Physical Review Letters.Gravidade quadrática e uma nova explicação para o Big BangUm dos desafios abordados pelo novo estudo é que a relatividade geral deixa de funcionar em energias extremamente altas, como as previstas no Big Bang. Nessas condições, as equações deixam de descrever o universo de forma consistente.Para contornar esse problema, os pesquisadores recorreram à gravidade quadrática, proposta em 1977 pelo físico Kellogg Stelle. A ideia adiciona termos quadráticos às curvaturas do espaço-tempo, tornando a teoria renormalizável e permitindo lidar com infinitos em altas energias.Representação conceitual do espaço-tempo, base das teorias que tentam explicar a gravidade e os primeiros momentos do universo – Imagem Lee ji youn / ShutterstockDiferente de outras propostas, que combinam elementos quânticos à relatividade geral, o modelo sugere que a expansão inicial do universo pode surgir naturalmente a partir da própria teoria gravitacional.“Este trabalho mostra que o crescimento explosivo inicial do universo pode vir diretamente de uma teoria mais profunda da gravidade”, afirmou em comunicado Niayesh Afshordi, professor de física e astronomia da Universidade de Waterloo e do Perimeter Institute, e autor principal do estudo. Segundo ele, a expansão rápida aparece quando a gravidade é tratada de forma consistente em energias extremamente altas.Possíveis testes com ondas gravitacionaisUm dos pontos destacados pelos pesquisadores é a possibilidade de testar a hipótese. O modelo prevê assinaturas específicas, como ondas gravitacionais primordiais, que podem ser detectadas em levantamentos futuros.“Mesmo lidando com energias extremamente altas, o modelo leva a previsões claras que os experimentos atuais podem investigar”, disse Afshordi. Ele acrescenta que essa conexão direta entre gravidade quântica e dados observacionais é incomum.Ilustração 3D de ondas gravitacionais no espaço – Imagem: Varuna / ShutterstockLeia mais:Teoria do Big Bang: o que é e como ela explica a origem do Universo?Como a Via Láctea nasceu?Quão antiga pode ser a vida no Universo?O problema dos “fantasmas”Apesar do potencial, a proposta mantém dificuldades conhecidas. A gravidade quadrática prevê novas partículas, incluindo um gráviton sem massa, um bóson escalar adicional e um “fantasma” de spin-2, associado a energia e probabilidades negativas.Esse tipo de partícula permanece problemático desde que a teoria foi proposta, há cerca de 50 anos. No novo estudo, os autores reconhecem que a questão ainda exige investigação adicional.Os pesquisadores apontam que, nesse cenário, a gravidade pode se tornar fortemente acoplada em determinada escala, o que ajudaria a confinar esses graus de liberdade. Em contraste, em modelos como a inflação de Starobinsky, a gravidade permanece fracamente acoplada, exigindo outras soluções para lidar com essas instabilidades.O post Nova teoria do Big Bang envolve “fantasma” quântico apareceu primeiro em Olhar Digital.