A própria geometria do espaço pode desempenhar um papel muito mais central na física do que se pensava anteriormente. Em vez de servir apenas como pano de fundo contra o qual as forças operam, o espaço-tempo pode ser responsável pelas forças e partículas que constituem o universo.
Novos trabalhos teóricos sugerem que o comportamento fundamental na natureza pode surgir diretamente da estrutura do espaço-tempo, apontando a geometria como uma fonte comum de interações físicas.
Dimensões ocultas e geometria de sete dimensões
No artigo publicado em Física nuclear Bo físico Richard Pincock e seus colaboradores investigam se as propriedades da matéria e da força podem surgir da geometria de dimensões invisíveis além do espaço cotidiano.
A sua investigação sugere que o universo inclui dimensões adicionais que não são diretamente observáveis. Essas dimensões podem ser compactas e dobradas em formas complexas de sete dimensões chamadas G’s.2-vários. Até agora, tais estruturas geométricas têm sido geralmente consideradas fixas e imutáveis. Em vez disso, o novo estudo investiga o que acontece quando estas formas podem evoluir ao longo do tempo através de um processo matemático conhecido como G.2-Fluxo Ritchie que muda gradualmente sua geometria interna.
Geometria sinuosa e estruturas estáveis
“Tal como nos sistemas orgânicos, como a torção do ADN ou a mobilidade dos aminoácidos, estas estruturas extradimensionais podem possuir torção, uma espécie de torção intrínseca”, explica Pinczak. Esta rotação introduz uma rotação incorporada na própria geometria.
Quando os investigadores modelaram como estas formas rodopiantes mudam ao longo do tempo, descobriram que a geometria pode naturalmente estabelecer-se em padrões estáveis chamados sólitons. “Se permitirmos que evoluam no tempo, descobrimos que podem organizar-se em configurações estáveis chamadas sólitons. Estes sólitons podem fornecer uma explicação puramente geométrica para fenómenos como a quebra espontânea de simetria.”
Repensando a origem da massa
No Modelo Padrão da física de partículas, a massa surge através de interações com o campo de Higgs, que dá peso a partículas como os bósons W e Z. Uma nova teoria sugere outra possibilidade. Em vez de depender de um único campo, a massa pode surgir de uma torção na geometria do próprio tamanho grande.
“Em nossa imagem”, diz Pintzak, “a matéria surge da resistência da própria geometria, não de um campo externo”. Nesta perspectiva, a massa reflecte como o espaço-tempo responde à sua própria estrutura interna, e não à influência de um ingrediente físico adicional.
Expansão cósmica e uma possível nova partícula
Os pesquisadores também associaram a torção geométrica à deformação do espaço-tempo em grandes escalas. Esta relação pode ajudar a explicar a constante cosmológica positiva associada à expansão acelerada do universo.
Para além destas implicações cosmológicas, a equipa especula sobre a existência de uma partícula até então desconhecida associada ao emaranhamento, a que chamam Torstone. Se isso for real, poderá ser potencialmente detectado em experimentos futuros.
Uma extensão da visão geométrica de Einstein
O objetivo maior do trabalho é levar ainda mais a ideia de Einstein. Se a gravidade surge da geometria, os autores perguntam se todas as forças fundamentais podem ter a mesma origem. Como diz Pincock: “A natureza muitas vezes prefere soluções simples. Talvez as massas dos bósons W e Z não venham do famoso campo de Higgs, mas diretamente da geometria do espaço de sete dimensões.”
O artigo está publicado na revista Física nuclear B.
A pesquisa foi realizada com apoio do projeto R3 nº09I03-03-V04-00356.
