Sendo que nosso universo hoje é visto em 3D, o que tem de errado em imaginar que ele começou com apenas 1D?
Essa ideia simples surgiu recentemente. A teoria propõe que o universo primitivo era uma linha unidimensional. Não uma esfera prestes a explodir, não uma bola caótica de fogo; apenas uma linha simples de pura energia.
Com o tempo, essa linha cresceu, cruzou-se mais e mais, gradativamente formando um tecido firmemente entrelaçado que, a grandes distâncias, pareceu como um plano 2D. Mais tempo se passou e o universo se expandiu mais ainda, criando uma teia: o universo 3D que vemos hoje.
Nos últimos 30 anos, os físicos criaram as teorias mais complicadas do início do universo, através da introdução de mais partículas, mais dimensões, etc. Houve quem preferisse ir pelo caminho contrário: o simples.
Se estiver correto, o novo conceito, chamado “dimensões desaparecidas”, promete fazer a ponte entre a mecânica quântica, a física do muito pequeno, e a relatividade geral, a física do espaço-tempo. Ele também daria sentido às propriedades de uma partícula elementar hipotética chamada Bóson de Higgs. E o melhor de tudo, faria tudo isso com elegante simplicidade.
Segundo a teoria, nos primeiros trilionésimos de segundo após o Big Bang, até o momento em que o universo esfriou a uma temperatura média de 100 tera elétron-volts (TeV é na verdade uma medida de energia, mas energia e temperatura correspondem), ele era uma linha 1D.
Em 1D, há um novo senso de unificação; as coisas ficam muito mais simples. As propriedades que distinguem as diferentes partículas não existem, assim tudo se torna igual. Não há rotação. Tudo que existe é para frente e para trás, e energia em movimento em qualquer direção.
Conforme o tempo passa, a sequência 1D evolui, cruzando-se muitas vezes para construir um “tecido”. A segunda dimensão é construída e, mais tarde, a terceira, da mesma forma que uma folha pode ser dobrada para fazer um livro.
O problema da teoria é que os pesquisadores ainda não identificaram o mecanismo que faz com que o universo evolua com o passar do tempo. É necessário explicar o que causou a evolução a partir de energias diferentes. É preciso um modelo que comece com uma sequência de caracteres e crie dimensões maiores à medida que evolui no tempo para criar o espaço-tempo que vemos hoje.
Ao contrário da teoria das cordas, um conceito semelhante que descreve a arquitetura do universo, o novo conceito pode ser verificado através de experimentação: os pesquisadores já expuseram uma experiência destinada a testar se o universo primitivo era realmente unidimensional.
O experimento envolve ondas gravitacionais – oscilações fracas que podem derivar dos objetos maciços e viajar através do espaço-tempo. Ondas de gravidade nunca foram detectadas, mas a sua existência é prevista pelo modelo padrão da física de partículas, e os físicos esperam observá-las durante a próxima década através de uma rede de satélites no espaço.
As ondas de gravidade criam uma “assinatura de energia” dos objetos a partir do qual são criadas. Se os pesquisadores estiverem certos, então não deveriam existir ondas gravitacionais antes do universo tornar-se tridimensional.
Ondas de gravidade não viajam em menos de três dimensões espaciais. Se a proposta estiver correta, a mudança para 2D e 3D aconteceu quando a energia do universo esfriou a 1 TeV. Isso aconteceu um trilionésimo de segundo após o Big Bang. Depois disso, as ondas de gravidade começaram a ser produzidas. A ausência de ondas de gravidade em energias maiores que 1 TeV daria peso a essa teoria.
Quando futuros satélites medirem a frequência (e energias correspondentes) de ondas de gravidade, deve haver um corte de frequência, que corresponde à transição de 2D e 3D. Mas alguns físicos contestam essa premissa, dizendo que ondas de gravidade irão de qualquer forma cortar acima de uma determinada frequência. Segundo eles, não há radiação gravitacional em todas as frequências, o que não quer dizer que a teoria esteja certa.
Antes de qualquer experimento, a comunidade científica prefere que a ideia interessante seja esclarecida – o que exatamente se entende por “dimensões desaparecidas”? Sem um modelo concreto, matematicamente bem definido, de como as dimensões vão desaparecer, não se pode dizer muito.
Ainda assim, pode já haver um indício de prova a favor da hipótese das “dimensões desaparecidas”. Quando os raios cósmicos colidem com partículas na atmosfera, isso cria uma chuva de outras partículas, que parece um cone. E um corte transversal do cone parece um círculo.
A colisão de raios cósmicos mais energética é plana, o que significa que ela acontece em 2D em vez de 3D. As dimensões parecem desaparecer em colisões de partículas que são tão enérgicas quanto o início do universo. Em duas dimensões, um raio cósmico atinge uma partícula e, em seguida, cria uma chuva de partículas que viajam em um círculo. Uma fatia do círculo parece uma linha.
Experiências no Grande Colisor de Hádrons (LHC, na sigla em inglês) devem ser capazes de detectar energias altas o suficiente para observar essa colisão 2D. Se isso acontecer, a teoria das “dimensões desaparecidas” vai ganhar mais atenção, e uma nova imagem do universo pode surgir. [LifesLittleMysteries]