Físicos exploram teoria de que a gravidade define a realidade quântica

Por quase um século, a busca por uma teoria unificada de tudo se enraizou em incorporar a gravidade dentro do arcabouço da mecânica quântica. No entanto, novos experimentos sugerem que inverter essa lógica pode ser o caminho mais promissor. De acordo com a New Scientist, um grupo de físicos está explorando a hipótese de que a gravidade clássica é a chave para dissolver o nevoeiro quântico e revelar o mundo concreto que experimentamos.

O modelo de Diósi-Penrose, proposto na década de 1980, sugere que superposições de objetos macroscópicos colapsam espontaneamente devido à gravidade, que não permite a curvatura do espaço-tempo em dois estados simultâneos. Essa ideia prevê que o tempo de vida de uma superposição é proporcional ao quadrado da massa, o que explicaria por que nunca observamos gatos quânticos, mas apenas partículas.

Uma série de experimentos recentes vem testando essa hipótese com objetos cada vez mais massivos. O físico Ron Folman, da Universidade Ben-Gurion do Negev, em Israel, e seus colaboradores colocaram um átomo de rubídio em superposição de dois estados: um levitando e outro em queda livre gravitacional.

A análise do padrão de interferência mostrou compatibilidade com a relatividade geral nessa escala microscópica, conforme descreveram em um artigo ainda não revisado por pares divulgado recentemente. Roger Penrose, da Universidade de Oxford, acredita que repetir o teste com massas maiores revelará o colapso gravitacional da função de onda quando a atração gravitacional entre os dois estados do objeto se tornar relevante.

Enquanto alguns laboratórios buscam ampliar as superposições, outros questionam a natureza quântica da própria gravidade. O físico Jonathan Oppenheim, da University College London, formalizou uma teoria ‘pós-quântica’ em 2023 na qual o campo gravitacional é clássico, mas intrinsecamente ruidoso, suficiente para perturbar as ondas quânticas.

Essa proposta gerou três frentes experimentais distintas. A física Cătălina Curceanu, do Instituto Nacional de Física Nuclear de Frascati, Itália, lidera uma delas: seu grupo envolve um bloco de germânio em chumbo a mais de um quilômetro de profundidade, em busca de fótons emitidos quando a gravidade aleatória sacode partículas carregadas.

O segundo canal monitora oscilações de pêndulos e cubos metálicos em queda livre, como os do satélite LISA Pathfinder da Agência Espacial Europeia, para capturar desvios minúsculos causados por flutuações gravitacionais. O físico Angelo Bassi, da Universidade de Trieste, e seus colegas propuseram realizar esses experimentos a temperaturas ainda mais baixas, reduzindo ruídos térmicos.

A terceira frente, liderada por Nicola Bortolotti da Universidade Sapienza de Roma, mostra que todos os modelos de colapso gravitacional impõem um limite fundamental à precisão dos relógios. A flutuação do campo gravitacional introduziria uma incerteza no tique-taque, muito maior do que o tempo de Planck, o que poderia ser detectado com futuros relógios atômicos.

Se essa fronteira de imprecisão temporal for atingida, ela revelaria onde o mundo clássico se descola do quântico. Para Bassi, mesmo que as buscas atuais não encontrem o mecanismo exato, elas estão forçando a mecânica quântica até seus limites e podem, finalmente, apontar o que falta para uma teoria completa do universo.

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