O menor período de tempo concebível pode não ser maior que um milionésimo de bilionésimo de bilionésimo de bilionésimo de segundo. Isso está de acordo com uma nova teoria que descreve as implicações do universo ter uma propriedade fundamental semelhante a um relógio, cujos instantes interagem com nossos melhores relógios atômicos.
Tal ideia poderia ajudar os cientistas a se aproximarem de realizar experimentos que iluminariam uma teoria de tudo, uma estrutura abrangente que reconciliaria os dois pilares da física do século XX – a mecânica quântica, que examina os menores objetos existentes, e a relatividade de Albert Einstein , que descreve os mais massivos.
A maioria de nós tem alguma noção da passagem do tempo. Mas o que exatamente é o tempo?
“Não sabemos”, disse Martin Bojowald, físico da Universidade Estadual da Pensilvânia em University Park, ao Live Science. “Sabemos que as coisas mudam e descrevemos essa mudança em termos de tempo”.
A física apresenta duas visões conflitantes do tempo, acrescentou. Um deles, que deriva da mecânica quântica, fala do tempo como um parâmetro que nunca para de fluir em ritmo constante. O outro, derivado da relatividade, diz aos cientistas que o tempo pode se contrair e expandir para dois observadores se movendo em velocidades diferentes, que discordarão sobre o intervalo entre os eventos.
Na maioria dos casos, essa discrepância não é muito importante. Os reinos separados descritos pela mecânica quântica e pela relatividade dificilmente se sobrepõem. Mas certos objetos – como buracos negros, que condensam uma massa enorme em um espaço inconcebivelmente pequeno – não podem ser completamente descritos sem uma teoria de tudo conhecido como gravidade quântica.
Em algumas versões da gravidade quântica, o próprio tempo seria quantizado, o que significa que seria feito a partir de unidades discretas, que seriam o período fundamental de tempo. Seria como se o universo contivesse um campo subjacente que estabelecesse a taxa mínima de instantes (unidade mínima de tempo) para tudo dentro dele, mais ou menos como o famoso campo de Higgs que dá origem à partícula do bóson de Higgs que empresta massa a outras partículas. Mas para este relógio universal, “em vez de fornecer massa, fornece tempo”, disse Bojowald.
Ao modelar um relógio universal, ele e seus colegas conseguiram mostrar que isso teria implicações para os relógios atômicos construídos pelo homem, que usam a oscilação pendular de certos átomos para fornecer nossas melhores medidas de tempo. De acordo com esse modelo, os instantes dos relógios atômicos às vezes estavam fora de sincronia com os instantes do relógio universal.
Isso limitaria a precisão das medições de tempo de um relógio atômico individual, o que significa que dois relógios atômicos diferentes podem eventualmente discordar sobre quanto tempo se passou. Dado que nossos melhores relógios atômicos concordam um com o outro e podem medir unidades de tempo tão pequenas quanto 10-19 segundos, ou um décimo de bilionésimo de bilionésimo de segundo, a unidade de tempo fundamental não pode ser maior que 10-33 segundos, de acordo com o artigo da equipe, publicado em 19 de junho na revista Physical Review Letters.
“O que mais gosto no artigo é a nitidez do modelo”, disse Esteban Castro-Ruiz, físico quântico da Université Libre de Bruxelles, na Bélgica, que não participou do trabalho, à Live Science. “Eles têm um limite real que você pode medir em princípio, e acho isso incrível”.
Pesquisas desse tipo tendem a ser extremamente abstratas, acrescentou, por isso foi bom ver um resultado concreto com consequências observacionais para a gravidade quântica, o que significa que a teoria poderia um dia ser testada.
Embora a verificação de que essa unidade fundamental de tempo exista esteja além das nossas capacidades tecnológicas atuais, ela é mais acessível do que as propostas anteriores, como o tempo de Planck, disseram os pesquisadores em seu artigo. Derivado de constantes fundamentais, o tempo de Planck definiria os menores tiques mensuráveis em 10-44 segundos, ou um décimo milionésimo de bilionésimo bilionésimo bilionésimo bilionésimo bilionésimo bilionésimo de segundo, segundo o Universo Hoje.
Se existe ou não um período menor do que o tempo de Planck, está em debate, uma vez que nem a mecânica quântica nem a relatividade podem explicar o que acontece abaixo dessa escala. “Não faz sentido falar sobre o tempo além dessas unidades, pelo menos em nossas teorias atuais”, disse Castro-Ruiz.
Como o próprio universo começou como um objeto maciço em um espaço minúsculo que se expandiu rapidamente, Bojowald disse que observações cosmológicas, como medições cuidadosas do fundo cósmico de microondas, uma relíquia do Big Bang, podem ajudar a restringir o período fundamental de tempo para um nível ainda menor.
Publicado em 13/07/2020 11h34
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