O cosmos pode estar repleto de buracos negros tão minúsculos que eles podem deslizar entre os átomos, sugere uma nova teoria.
Um tamanho muito pequeno
Temos quatro forças fundamentais da natureza (pelo menos a que conhecemos até agora): eletromagnetismo, força forte, força fraca e gravidade. Todas as quatro forças operam em alcances diferentes, têm portadores diferentes e interagem de maneiras diferentes. Eles também têm pontos fortes muito diferentes.
E não importa como você o faça, a gravidade sempre sai mais fraca. A gravidade é uma força tão fraca que se fosse um bilhão de bilhões de vezes mais forte do que é atualmente, ainda seria a força mais fraca por um fator de cerca de 10 milhões.
Vá em frente e levante acima de sua cabeça qualquer dispositivo que você está lendo. Parabéns! Os músculos do seu braço superaram temporariamente a atração gravitacional de todo o planeta Terra.
A gravidade é tão ridiculamente fraca que os físicos começaram a se perguntar o porquê. Afinal, algo tão estranho, tão esquisito, tão fora do lugar está praticamente implorando por uma explicação.
Relacionado a esse problema da gravidade é (conhecido como o "problema da hierarquia" nos círculos da física), está outro problema de como as forças fundamentais estão interligadas.
Em altas energias, as forças eletromagnética e nuclear fraca se fundem em uma única força unificada (chamada, é claro, de força "eletrofraca"). Temos evidências de que em energias ainda mais altas, a força nuclear forte também se junta ao partido da unificação. E é hipotetizado que em energias extremamente altas, a gravidade também se funde com as outras forças. Mas a energia necessária é tão alta que não poderíamos esperar alcançá-la, mesmo com um acelerador de partículas do tamanho de nossa galáxia.
Por que a gravidade é tão fraca, e por que é necessária tanta energia para potencialmente fundi-la com as outras forças?
Uma inundação de escuridão
A versão resumida é que não sabemos. Uma hipótese é que há mais no universo do que aparenta. Especificamente, existem mais dimensões espaciais do que as três que conhecemos. Nesta visualização, há as direções usuais de cima para baixo, da esquerda para a direita e para trás, além de... algumas outras. O número exato depende da teoria.
Nesta explicação potencial para a fraqueza da gravidade, as dimensões extras são tão grandes que nosso universo está embutido em um volume muito mais vasto e de dimensão superior feito de dimensões extras.
Nesta história, a gravidade é realmente muito forte, mas ao contrário das outras forças (que são restritas ao nosso universo 3D), a gravidade pode vagar livremente entre todas as dimensões. Isso dilui a força, fazendo com que pareça fraca.
Nestes modelos, como a gravidade é realmente tão forte, seria possível mesclar a gravidade em níveis de energia muito mais baixas. Em outras palavras, podemos não precisar de um acelerador de partículas do tamanho de uma galáxia para ver a gravidade se juntar ao partido da unificação. Podemos até precisar de algo muito menor. Como, digamos, o Grande Colisor de Hádrons, um anel de 27 quilômetros de comprimento na fronteira da França com a Suíça, onde prótons são enviados colidindo uns com os outros perto da velocidade da luz.
As regras do jogo
Como o LHC identificaria essas dimensões extras ocultas?
Uma maneira seria através da produção de buracos negros microscópicos. Normalmente requer uma quantidade insana de densidade e pressão para formar um buraco negro - comprimir a matéria para que entre em colapso até um ponto de densidade infinita não é um truque fácil. E se a gravidade é realmente tão fraca quanto parece, então não temos energia suficiente dentro do LHC para fazer isso acontecer.
Mas se a força da gravidade for realmente muito mais forte, poderíamos facilmente dominar as outras forças da natureza e produzir buracos negros. Se a gravidade for forte o suficiente, já poderíamos estar fabricando minúsculos buracos negros no LHC agora.
Esses minúsculos buracos negros não são motivo de alarme - eles evaporariam em menos de 10 ^ menos 27 segundos, transmutando-se em uma chuva de partículas muito antes de fazerem algo interessante como engolir a Terra. Mas até agora não vimos nenhum borrifo de partículas sugestivo de buracos negros microscópicos ou dimensões extras.
Mas em um artigo aceito para ser publicado na revista Physical Review D e postado no banco de dados de pré-impressão arXiv, uma equipe de físicos teóricos apontou que pode estar faltando alguma coisa. Cálculos anteriores de com que freqüência o LHC criaria buracos negros microscópicos fizeram algumas suposições simples sobre como os buracos negros se formariam e como eles interagiriam com o universo ao seu redor.
Os cálculos mais precisos desse grupo revelam que, supondo que todas essas dimensões extras existam e a gravidade seja secretamente muito forte, o LHC pode produzir muito menos buracos negros microscópicos do que imaginávamos anteriormente. Dependendo do número de dimensões extras hipotéticas, o número desses pequenos buracos negros pode ser tão baixo quanto um décimo das estimativas anteriores.
Isso significa que toda esperança não está perdida na busca de dimensões extras e da força oculta potencial da gravidade. Podemos apenas ter que continuar executando o LHC por mais tempo antes de excluirmos esses modelos.
E se um buraco negro microscópico aparecer em nossos dados, isso significaria que o que pensamos ser o universo é apenas uma pequena bolha embutida em uma estrutura muito maior - e teríamos que reescrever completamente nossa compreensão da gravidade.