A verdadeira natureza da energia escura continua a escapar ao nosso entendimento, apesar de duas décadas de investigação. Frustrantemente, a maioria das tentativas de explicar a energia escura falham em testes extremamente rigorosos de física de partículas.
Mas uma nova pesquisa mostra como uma forma hipotética de energia escura pode ser produzida dentro do sol e pode ser detectada aqui na Terra. Na verdade, podemos já ter visto isso.
Um segredo no escuro
Em 1997, os astrônomos se surpreenderam e ao mundo com a descoberta de que a expansão do universo está se acelerando. Eles deram a essa expansão acelerada um nome legal – energia escura – porque não entendiam o que estava causando esse estranho efeito cosmológico.
A explicação mais simples para a energia escura é que ela é uma “constante cosmológica”, um número extra lançado na teoria da relatividade geral de Einstein. Em outras palavras, nesta visão, a expansão do universo acelera porque … a expansão do universo acelera – o que não é exatamente uma explicação satisfatória. Os físicos tentaram conectar essa constante cosmológica à energia quântica do vácuo encontrada em todo o espaço-tempo, mas seus cálculos estimam uma força para a expansão acelerada cerca de 120 ordens de magnitude grande demais.
Então, talvez a energia escura não esteja diretamente embutida no próprio espaço-tempo. Talvez haja alguma nova força, campo ou partícula em ação no universo – algo até então desconhecido no Modelo Padrão da física de partículas. Essa entidade explicaria a expansão acelerada, mas os modelos teóricos também apresentam problemas aqui.
O problema é que, uma vez que você introduz uma nova força, campo ou partícula na mistura dos ingredientes do cosmos, essa força, campo ou partícula começará a interagir com todas as outras forças, campos e partículas conhecidas pela física. E porque não temos indícios de nenhuma nova física em nenhum de nossos experimentos de física de alta energia (muito menos de baixa energia), essa não parece uma opção viável.
Atrás da tela
Talvez a energia negra tenha mais um truque na manga. Talvez haja alguma entidade que gere a expansão acelerada em grandes escalas cosmológicas, e algo dentro dessa entidade a proteja de interagir com a física conhecida em pequenas escalas do sistema solar.
É um pouco forçado, mas como não temos ideia do que está criando a energia escura, vale a pena investigar. Mas como encontramos algo em nossos experimentos que foi projetado para ficar oculto em nossos experimentos?
Alguns teóricos propuseram que a energia escura pode ser causada por algum novo tipo de partícula. Esta partícula hipotética não seria capaz de interagir com outras partículas do Modelo Padrão (como elétrons e quarks top), pois teria sido produzida em grande quantidade no centro do Sol, onde as densidades e temperaturas são altas o suficiente para ocorrerem interações entre a energia escura e o Modelo Padrão. A produção de partículas de energia escura dentro do sol atrapalharia seu equilíbrio térmico, alterando sua produção de luz, temperatura e tempo de vida. E como o comportamento do Sol se alinha exatamente com o que esperamos do Modelo Padrão, ele não pode estar produzindo partículas de energia escura em seu núcleo, de acordo com essas teorias.
Mas um artigo recente postado no banco de dados de pré-impressão arXiv.org propõe outra possibilidade: talvez a energia escura não se conecte diretamente a nenhuma partícula do Modelo Padrão, mas sim aos fótons.
Bem no interior do sol, existe uma região conhecida como taquoclino, onde o campo magnético do sol é extremamente forte. Os campos magnéticos são transportados por fótons, portanto, toneladas de fótons são produzidas no taquoclino. Se a energia escura de alguma forma se conecta aos fótons, é aqui que as partículas de energia escura também podem ser produzidas.
Agora você vê
O resultado é que pode realmente haver uma maneira de o sol cuspir partículas de energia escura. Essas partículas de energia escura disparariam através do restante da massa do Sol, através do espaço vazio, e fluiriam através de você agora mesmo.
Existe outra entidade no universo que pode estar silenciosamente fluindo através de você agora: matéria escura. A matéria escura é a forma invisível de matéria que constitui mais de 80% da massa do universo. Como esta forma hipotética de energia escura, a matéria escura provavelmente é feita de uma partícula atualmente desconhecida no Modelo Padrão de física de partículas e fluxos através do universo. E também é completamente misterioso.
Vários experimentos espalhados pela Terra estão procurando por partículas de matéria escura indescritíveis, enquanto os cientistas esperam ter um vislumbre de uma interação extremamente rara. Recentemente, um desses experimentos, o XENON1T, testemunhou um sinal que não poderia explicar totalmente – o primeiro indício de tal detecção.
E há uma chance, com base nas pesquisas mais recentes, de que o que o experimento detectou pode não ter sido matéria escura, mas energia escura. Não é uma detecção muito forte e está longe de ser uma confirmação da natureza da energia escura. Mas uma dica é uma dica. Já se passaram mais de duas décadas desde a descoberta original da energia escura, e tanto a teoria quanto a experiência não conseguiram fazer muito progresso.
Os cientistas esperam que futuros experimentos de detecção de matéria escura, como o XENONnT e o PandaX-4T, forneçam mais dados e, finalmente, nos dêem nosso primeiro vislumbre do universo escuro.
Publicado em 10/06/2021 01h57
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