Uma equipe de pesquisadores de físicos descobriu que a gravidade pode se transformar em luz, mas apenas se
O que é o Modelo Padrão e como ele funciona?
O Modelo Padrão é uma teoria modernaestrutura e interações de partículas elementares, repetidamente testadas experimentalmente. A própria teoria é baseada em um número muito pequeno de postulados e permite prever teoricamente as propriedades de milhares de processos diferentes no mundo das partículas elementares. A formulação moderna foi concluída na década de 2000, após a confirmação experimental da existência de quarks. Foi proposta por três cientistas e contém, em particular, explicações para o surgimento da massa das partículas elementares no quadro do mecanismo de quebra espontânea de simetria proposto. pelo Higgs.
Recurso do modelo que “muda as regras do jogo”
Uma de suas características é quegeralmente proíbe a transformação de partículas sem massa em partículas massivas. Embora as partículas no Modelo Padrão se transformem constantemente umas nas outras através de várias reações e processos, o fóton – o portador de luz sem massa – “permanece ele mesmo”. Mas, se as condições forem adequadas, é possível (por exemplo, quando interage com um átomo pesado), ele pode dividir-se espontaneamente e tornar-se um elétron e um pósitron, que são partículas massivas.
Conceito de gravidade e buraco negro. Foto: pt.freepik.com
Essa ideia inspirou os autores do novo estudo. Eles queriam entender se a própria gravidade poderia se transformar em outras partículas.
Validação de ideia
Sim, a gravidade geralmente é consideradano contexto da teoria geral da relatividade, segundo a qual as curvaturas e curvaturas do espaço-tempo afetam o movimento das partículas. Neste caso, é muito difícil imaginar como pode criar partículas. O truque é que a gravidade pode ser vista através da óptica quântica. Por exemplo, representando-o como uma força transportada por grávitons. Embora o quadro atual da gravidade quântica esteja longe de estar completo, sabe-se que essas inúmeras partículas invisíveis se comportarão como qualquer outra partícula fundamental, inclusive as potencialmente transformadoras.
Para testar esta ideia, os físicos estudaram as condiçõeso Universo primitivo - pequeno, quente e denso. Lá, todas as formas de matéria e energia foram ampliadas a escalas inimagináveis, muito maiores do que até mesmo os nossos mais poderosos colisores de partículas podem alcançar.
Os cientistas descobriram que neste conceitoUm papel importante é desempenhado pelas ondas gravitacionais – ondulações na estrutura do espaço-tempo geradas por colisões entre os objetos mais massivos do espaço. Eles geralmente são muito fracos e são capazes de empurrar um átomo a uma distância menor que a largura de seu próprio núcleo. (Anteriormente, a Hi-Tech escreveu que a gravidade é a mais fraca das quatro forças principais). Mas no Universo primordial, as ondas poderiam ser muito mais fortes e isso poderia afetar seriamente todos os processos e matéria.
Impressão artística de ondas gravitacionais. Imagem cortesia de R. Hurt/Caltech-JPL
“Essas primeiras ondas batiam de um lado para o outro,aumentando de tempos em tempos”, explica Paul Sutter, professor pesquisador de astrofísica na SUNY Stony Brook University e no Flatiron Institute em Nova York, que não esteve envolvido no estudo. —Tudo o mais no Universo seria capturado pelo empurrão e puxão das ondas, o que levaria a um efeito de ressonância. As ondas gravitacionais agiam como uma bomba, repetidamente transformando a matéria em pedaços densos.”
Do que as ondas gravitacionais são capazes?
As ondas gravitacionais também podem influenciarao campo eletromagnético. Por serem ondulações no próprio espaço-tempo, as ondas não estão limitadas às interações com objetos massivos. À medida que continuam a bombear, a radiação no Universo atinge energias extremamente altas. Isso eventualmente causa o aparecimento espontâneo de fótons: a própria gravidade gera luz.
A que chegaram os cientistas?
Os pesquisadores descobriram que, no geral, issoo processo é bastante ineficiente. O Universo primitivo estava em expansão, por isso os modelos padrão de ondas gravitacionais não poderiam existir por muito tempo. No entanto, os físicos disseram que se o Universo primitivo contivesse matéria suficiente para que a velocidade da luz diminuísse (tal como a luz viaja mais lentamente no ar ou na água), as ondas teriam permanecido o tempo suficiente para gerar fluxos de fotões adicionais.
Por que o novo estudo é tão importante?
Os físicos ainda não entendem completamentea física complexa e intrincada do amanhecer cósmico. No entanto, se a teoria dos cientistas estiver correta, então a luz criada pela gravidade irá presumivelmente influenciar a formação da matéria e a evolução do Universo. É por isso que estudar todas as consequências deste processo surpreendente levará a uma revolução na nossa compreensão dos primeiros momentos do nosso mundo.
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Na capa: Esta impressão artística mostra duas galáxias no Universo primordial. A explosão brilhante à esquerda é uma explosão de raios gama.
Autor: ESO/L. Calçada