A PARTÍCULA DA GRAVIDADE PODE SER DETECTADA PELA PRIMEIRA VEZ

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A PRIMEIRA ARMADILHA PARA GRÁVITONS

No universo, tudo o que acontece — desde o movimento das galáxias até a estrutura dos átomos — é governado por apenas quatro forças fundamentais da natureza.

E, segundo a física quântica,

cada uma dessas forças possui uma partícula mediadora, responsável por transmitir sua influência.

A força eletromagnética, por exemplo, é mediada pelos fótons.

A força nuclear forte, que mantém prótons e nêutrons unidos dentro do núcleo atômico, é transmitida pelos glúons.

Já a força nuclear fraca, responsável por processos radioativos, é mediada pelos bósons W e Z.

Mas existe uma força que ainda desafia completamente esse modelo.

A gravidade.

De acordo com a teoria da relatividade geral, proposta por
Albert Einstein,
a gravidade não é transmitida por partículas.

Ela é simplesmente a curvatura do espaço-tempo causada pela presença de massa e energia.

Ou seja, planetas, estrelas e galáxias deformam o tecido do universo — e essa deformação faz com que os objetos se atraiam.

Mas a mecânica quântica prevê algo diferente.

Se todas as outras forças possuem partículas mediadoras, então a gravidade também deveria possuir uma.

Essa partícula hipotética recebe o nome de gráviton.

O problema é que, até hoje…
ninguém jamais detectou um e esse DESAFIO PARECIA IMPOSSÍVEL


Durante décadas, a maioria dos físicos acreditou que detectar um gráviton seria inviável.

Isso porque a gravidade é extremamente fraca quando comparada às outras forças da natureza.

Para se ter uma ideia, um pequeno ímã de geladeira consegue vencer a gravidade de todo o planeta Terra quando levanta um clipe de metal.

Isso significa que um gráviton interagiria com a matéria de forma absurdamente rara.

Segundo o físico
Igor Pikovski,
do Instituto de Tecnologia Stevens, em Nova Jersey, durante muito tempo os cientistas nem sequer consideravam seriamente a possibilidade de detectar um gráviton.

Mas essa visão começou a mudar.

Especialmente depois da descoberta de um fenômeno extraordinário.


Em 2015, o observatório
LIGO
detectou pela primeira vez ondas gravitacionais.
Essas ondas são ondulações no próprio tecido do espaço-tempo, produzidas por eventos cósmicos extremamente violentos — como a fusão de buracos negros ou de estrelas de nêutrons.


Essas detecções provaram que a gravidade também pode se propagar pelo universo na forma de ondas.

E isso levantou uma possibilidade fascinante.
Se a gravidade realmente for quantizada, essas ondas poderiam ser formadas por pacotes individuais de energia.

Ou seja…
grávitons.


Agora, Pikovski e seus colegas propõem um experimento que pode finalmente tornar essa detecção possível.
A ideia é construir um ressonador ultrafrio extremamente sensível, capaz de absorver a energia de um único gráviton quando uma onda gravitacional passar pela Terra.

O detector proposto seria um cilindro feito de cerca de 15 quilos de berílio, resfriado a temperaturas extremamente próximas do zero absoluto.

Esse resfriamento extremo é fundamental.
Ele elimina praticamente todas as vibrações térmicas do material, permitindo detectar quantidades minúsculas de energia.

Se um gráviton da onda gravitacional entrar em ressonância com o detector…

ele pode ser absorvido.

E essa absorção produziria uma excitação microscópica dentro do cristal do material.


Essa excitação aparece na forma de fônons.
Fônons são pequenas vibrações quânticas na rede cristalina do material — basicamente pacotes de vibração.

Se o detector registrar um único fônon, isso pode ser o sinal de que um gráviton interagiu com o sistema.

Os pesquisadores comparam essa ideia a um experimento histórico da física.

No início do século XX, o efeito fotoelétrico mostrou que a luz era composta por partículas chamadas fótons.

Da mesma forma, detectar esse tipo de excitação poderia fornecer a primeira evidência experimental de que a gravidade também é quantizada e as

AS TECNOLOGIAS para isso JÁ EXISTEM

Segundo o físico
Jack Harris,
da Universidade de Yale, o mais impressionante é que muitas das tecnologias necessárias já estão por aí

Detectores modernos já conseguem medir excitações quânticas extremamente pequenas em sistemas macroscópicos.

Além disso, técnicas avançadas para suprimir ruído quântico foram desenvolvidas justamente nos detectores de ondas gravitacionais como o LIGO.

O grande desafio agora é levar essa sensibilidade ao nível necessário para detectar um único fônon.


Para testar a ideia, os pesquisadores já começaram a construir um protótipo experimental.