Físicos querem encontrar quinta dimensão estudando a gravidade

Com informações da BBC -  24/07/2018

Já há algumas ideias sobre como "ver" dimensões extras do espaço - alguns físicos acreditam que a matéria escura pode ser extra dimensional.[Imagem: Andrew J. Hanson/Indiana University]

Dimensão perdida

"Qual é a 5ª dimensão? Eu sei que a primeira é a altura, a segunda é a largura, a terceira é a profundidade e a quarta, o tempo. Mas ninguém parece saber o que é a quinta!".

Esta pergunta foi enviada por Lena Komaier-Peeters, uma menina de 12 anos, a um programa de divulgação científica da emissora britânica BBC.

Os organizadores do programa foram tentar encontrar alguma pista para responder às perguntas da garota no LHC, o maior experimento científico já construído, onde físicos do mundo todo tentam desvendar os segredos da matéria.

E foram para lá por uma boa razão: algumas teorias indicam que o LHC pode dar pistas sobre os grávitons, hipotéticas partículas que explicariam a força da gravidade e, ao dar essa explicação, poderiam comprovar a existência de dimensões adicionais do Universo.

• Quem se importa com a Quarta Dimensão?

O que sabemos sobre a força da gravidade? Bem pouco. [Imagem: Sandbox Studio/Ana Kova]

Gravidade e múltiplas dimensões

Mas como é que uma explicação para a força da gravidade pode dar pistas sobre a quinta dimensão - e a sexta, e a sétima etc.

"Uma razão muito convincente é que realmente não entendemos por que a força da gravidade é muito mais fraca do que as outras forças fundamentais que experimentamos. Se eu te der um ímã de geladeira e uma chave qualquer, o ímã levantará a chave com muita facilidade. A força magnética desse pequeno ímã supera a força da gravidade da Terra, que é enorme, que puxa a chave na direção oposta.

"A hipótese é que a gravidade pode experimentar dimensões adicionais, enquanto nós não temos essa capacidade. E ela se dissipa nessas outras dimensões e é por isso que sentimos que ela é muito fraca," explicou a física Rakhi Mahbubani, do LHC.

Se essa teoria estiver correta, há uma pequena probabilidade de que uma das partículas subatômicas produzidas nas colisões do LHC seja um gráviton. A física atual estabelece que cada força tem uma partícula relacionada que a transporta - a luz é transportada por fótons e, do mesmo modo, a gravidade deveria teoricamente ser transportada por grávitons. Só que ninguém nunca capturou um deles.

Se, e quando, os grávitons puderem ser capturados, então será possível observar seu comportamento e seus níveis de energia e verificar se eles de fato parecem estar perdendo potência ao mergulhar em dimensões extras do Universo que fogem à nossa percepção.

Nas teorias da gravidade quântica, as dimensões podem se evaporar. [Imagem: Ambjørn/Jurkiewicz/Loll]

Gráviton no LHC? Muito difícil

Infelizmente, muitos físicos não são nem um pouco otimistas com um eventual sucesso do LHC em capturar os grávitons

"Temos certeza de que os grávitons existem, o que não temos certeza é que eles podem ser descobertos com o Grande Colisor de Hádrons. Na verdade, é o oposto: você tem que ser muito, muito, muito sortudo para poder encontrar grávitons nessa máquina. Existem teorias e as estamos testando, mas, se os grávitons estivessem lá, poderíamos tê-los visto facilmente e não os vimos, então as probabilidades são mínimas," defende o professor Sean Carroll, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, que também contraria muitos dos seus colegas defendendo que o tempo é mesmo real, e não uma ilusão.

Mesmo assim, acrescenta Carroll, vale a pena continuar procurando por outras dimensões porque, se elas forem encontradas, "tudo o que pensamos sobre as leis fundamentais da natureza mudará: seria uma descoberta transcendental. Se nós não as vemos [as partículas grávitons], isso não significa que elas não estão lá, mas que nossos experimentos ainda não são bons o suficiente. Se continuarmos tentando, vamos achar algum dia."

As ondas gravitacionais também poderão mostrar o desaparecimento de dimensões. [Imagem: NASA]

Dimensões escondidas

E então, quando finalmente tivermos sucesso em comprovar a existência de outras dimensões, poderemos "acessá-las"?

"Nós tendemos a acreditar que uma outra dimensão é um lugar aonde você vai e é possuído por criaturas estranhas. E uma dimensão é simplesmente uma direção no espaço. Neste momento, nós conhecemos três, que poderíamos chamar de 'para cima-para baixo', 'para a esquerda e para a direita' e 'para a frente e para trás'," explica Carroll.

Assim, não faz sentido perguntar "Onde está a dimensão para cima-para baixo?" porque ela está em todo o lugar, assim como todas as outras.

"O que sabemos com certeza é que elas estão escondidas de alguma forma, então podem ser muito, muito, muito pequenas, tanto que nunca as veremos - essa é a maneira mais fácil de se esconderem," afirmou o físico.

Mas também há outras possibilidades - os físicos já conseguiram pensar em pelo menos duas.

"Uma é que [as dimensões] são apenas um pouco pequenas, com um milímetro ou um décimo de milímetro. E a outra é que as dimensões são infinitamente grandes, mas não podemos alcançá-las porque estamos presos em um subespaço da dimensão inferior do Universo," disse Carroll.

Isso é algo que os físicos chamam de Teoria das Cordas, ou Teoria das Branas, uma referência a membranas, que limitariam nosso Universo de quatro dimensões dentro de um espaço de dimensionalidade superior.

"Se isso for verdade, pode haver múltiplas branas, múltiplos subespaços de bi, tri, tetra e penta dimensionais paralelos. Nesse sentido, poderia haver mundos paralelos incorporados nessas outras dimensões," disse Carroll.

No fim das contas, algo que parece estar bem comprovado é que os físicos gostam muito de uma dimensão maravilhosa: a da imaginação, o ponto de partida de tantas grandes descobertas.