Violações da lei de conservação de energia podem explicar energia escura

Físicos propuseram que violações da lei da conservação de energia no início do universo, como previsto por certas teorias modificadas da mecânica quântica e da gravidade quântica, podem explicar o problema da Constante Cosmológica, que às vezes é chamado de “a pior previsão teórica da história da física”.

Os físicos Thibaut Josset e Alejandro Perez, da Universidade de Aix-Marseille, na França, e Daniel Sudarsky, da Universidade Nacional Autônoma do México, publicaram um artigo sobre a sua proposta em uma recente edição da revista Physical Review Letters.

Qual é o propósito do universo?

“A principal realização do trabalho foi a relação inesperada entre duas questões aparentemente muito distintas, a saber, a expansão acelerada do universo e a física microscópica”, disse Josset ao site Phys.org. “Isso oferece uma nova forma de olhar o problema cosmológico constante, que ainda está longe de ser resolvido”.

Forma de energia escura

Einstein propôs originalmente o conceito da constante cosmológica em 1917 para modificar sua teoria da relatividade geral, a fim de impedir que o universo se expandisse, já que na época o universo era considerado estático.

Agora que as observações modernas mostram que o universo está se expandindo a um ritmo acelerado, a constante cosmológica de hoje pode ser pensada como a forma mais simples de energia escura, oferecendo uma maneira de explicar as observações atuais.

Einstein estava certo: o universo está mesmo expandindo

Entretanto, há uma grande discrepância – de até 120 ordens de magnitude – entre o grande valor teórico predito da constante cosmológica e o pequeno valor observado. Para explicar esse desacordo, algumas pesquisas sugerem que a constante cosmológica pode ser uma constante inteiramente nova da natureza que deve ser medida com mais precisão, enquanto outra possibilidade é que o mecanismo subjacente assumido pela teoria esteja incorreto. O novo estudo cai na segunda linha de pensamento, sugerindo que os cientistas ainda não compreendem completamente as causas da constante cosmológica.

A ideia básica do novo artigo é que as violações da conservação de energia no início do universo poderiam ter sido tão pequenas que teriam efeitos insignificantes em escalas locais e permaneceriam inacessíveis a experiências modernas, mas ao mesmo tempo essas violações poderiam ter contribuído significativamente para o valor presente da constante cosmológica.

Lei fundamental da física

Para a maioria das pessoas, a ideia de que a conservação da energia foi violada vai contra tudo o que aprenderam sobre as leis mais fundamentais da física. Mas na escala cosmológica, a conservação da energia não é uma lei tão firme quanto em pequenas escalas. Neste estudo, os físicos investigaram especificamente duas teorias nas quais surgem naturalmente violações da conservação de energia.

O primeiro cenário de violações envolve modificações na teoria quântica que anteriormente foram propostas para investigar fenômenos como a criação e a evaporação de buracos negros e que também aparecem em interpretações da mecânica quântica em que a função de onda sofre colapso espontâneo. Nesses casos, a energia é criada em uma quantidade que é proporcional à massa do objeto em colapso.

Violações da conservação de energia também surgem em algumas abordagens da gravidade quântica em que o espaço-tempo é considerado granular devido ao limite fundamental de comprimento (o comprimento de Planck, que é da ordem de 10-35m). Essa distinção no espaço-tempo poderia ter levado a um aumento ou diminuição da energia que pode ter começado a contribuir para a constante cosmológica começando quando os fótons se desacoplaram dos elétrons no início do universo, durante o período conhecido como recombinação.

Gravidade Unimodular

Como os pesquisadores explicam, sua proposta se baseia em uma modificação da relatividade geral chamada gravidade unimodular, proposta pela primeira vez por Einstein em 1919.

“A energia dos componentes da matéria pode ser cedida ao campo gravitacional, e essa ‘perda de energia’ se comportará como uma constante cosmológica – não será diluída pela expansão posterior do universo”, disse Josset. “Portanto, uma pequena perda ou criação de energia no passado remoto pode ter conseqüências significativas hoje em grande escala”.

Cientistas criaram energia do nada?

Seja qual for a fonte da violação da conservação de energia, o resultado importante é que a energia que foi criada ou perdida afetou a constante cosmológica com o passar do tempo, enquanto os efeitos sobre a matéria diminuíram ao longo do tempo devido à expansão da energia no universo.

Outra maneira de dizer, como os físicos explicam em seu artigo, é que a constante cosmológica pode ser pensada como um registro da não conservação de energia durante a história do universo.

Atualmente não há maneira de dizer se as violações da conservação de energia investigadas aqui realmente afetaram a constante cosmológica, mas os físicos planejam investigar mais a possibilidade no futuro. “Nossa proposta é muito geral e qualquer violação da conservação de energia deve contribuir para uma constante cosmológica eficaz”, disse Josset. “Isso poderia permitir estabelecer novas restrições sobre modelos fenomenológicos além do quântico padrão”, finaliza. [Phys.org]

1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (3 votos, média: 4,67 de 5)
Curta no Facebook:

Deixe uma resposta