Esse é um novo design radical comparado aos detectores de ondas gravitacionais mais sensíveis do mundo.
Ondas gravitacionais, ou ondulações no espaço-tempo, deslizam pela Terra o tempo todo, carregando segredos sobre o universo. Mas até alguns anos atrás, não podíamos detectar essas ondas, e mesmo agora, temos apenas a capacidade mais básica de detectar o alongamento e o aperto do cosmos.
No entanto, um novo caçador de ondas gravitacionais proposto, que medisse como as partículas de luz e gravidade interagem, poderia mudar isso. No processo, poderia responder a grandes questões sobre energia escura e expansão do universo. Os três detectores na Terra hoje, todos juntos chamados Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferômetro a Laser (LIGO) e Virgem, operam de acordo com o mesmo princípio: à medida que uma onda gravitacional se move pela Terra, ela se estende e aperta levemente o espaço-tempo. Ao medir quanto tempo uma luz laser leva para percorrer longas distâncias, os detectores percebem quando o tamanho desse espaço-tempo muda. Mas as mudanças são mínimas, exigindo equipamentos extraordinariamente sensíveis e métodos estatísticos para serem detectados. Neste novo artigo, três pesquisadores propuseram um novo método radical: caçar ondas gravitacionais, procurando efeitos de interações diretas entre gravitons – partículas teóricas que carregam força gravitacional – e fótons, partículas que compõem a luz. Ao estudar esses fótons depois de interagirem com os gravitons, você poderá reconstruir as propriedades de uma onda gravitacional, de acordo com Subhashish Banerjee, co-autor do novo artigo e físico do Instituto de Tecnologia Indiano em Jodhpur, Índia. Esse detector seria muito mais barato e fácil de construir do que os existentes, disse Banerjee. “Medir fótons é algo que as pessoas conhecem muito bem”, disse Banerjee à Live Science. “É extremamente bem estudado e, definitivamente, é menos desafiador do que um tipo de configuração do LIGO”. Ninguém sabe exatamente como gravitons e fótons interagem, principalmente porque os gravitons ainda são inteiramente teóricos. Ninguém nunca isolou um. Mas os pesquisadores por trás deste novo artigo fizeram uma série de previsões teóricas: quando um fluxo de gravitons atinge um fluxo de fótons, esses fótons devem se espalhar. E essa dispersão produziria um padrão fraco e previsível – os físicos de padrões poderiam amplificar e estudar usando técnicas desenvolvidas por físicos quânticos que estudam a luz. Vincular a física do minúsculo mundo quântico à física em grande escala da gravidade e da relatividade tem sido um objetivo dos cientistas desde os tempos de Albert Einstein. Mas, embora a nova abordagem sugerida para o estudo das ondas gravitacionais usasse métodos quânticos, ela não preencheria completamente essa lacuna de pequena a grande escala por conta própria, disse Banerjee. “No entanto, seria um passo nessa direção”, acrescentou. Sondar as interações diretas dos gravitons pode resolver alguns outros mistérios profundos sobre o universo, disse ele. Em seu artigo, os autores mostraram que a maneira como a luz se dispersa dependeria das propriedades físicas específicas dos gravitons. De acordo com a teoria da relatividade geral de Einstein, os gravitons não têm massa e viajam à velocidade da luz. Mas de acordo com uma coleção de teorias, juntas conhecidas como “gravidade massiva”, os gravitons têm massa e se movem mais lentamente que a velocidade da luz. Segundo alguns pesquisadores, essas idéias podem resolver problemas como a energia escura e a expansão do universo. A detecção de ondas gravitacionais usando a dispersão de fótons, disse Banerjee, pode ter o efeito colateral de dizer aos físicos se a gravidade maciça está correta. Ninguém sabe o quão sensível um detector de fóton-graviton desse tipo acabaria sendo, disse Banerjee. Isso dependeria muito das propriedades de design final do detector e, no momento, nenhuma está em construção. No entanto, ele disse, ele e seus dois co-autores esperam que os experimentalistas comecem a montar um em breve.Publicado em 05/02/2020 05h33
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