A própria geometria do espaço pode desempenhar um papel muito mais central na física do que se pensava anteriormente. O espaço-tempo não serve apenas como pano de fundo para a ação das forças, mas também pode ser responsável pelas forças e partículas que compõem o universo.
Novos trabalhos teóricos sugerem que os comportamentos fundamentais da natureza podem surgir diretamente da estrutura do espaço-tempo, apontando a geometria como uma origem comum das interações físicas.
Dimensões ocultas e geometria de sete dimensões
Num artigo publicado em Física NuclearBO físico Richard Pincak e colaboradores investigaram se as propriedades da matéria e da força poderiam emergir da geometria de dimensões invisíveis além do espaço cotidiano.
A sua investigação propõe que o universo contém dimensões extras que não podem ser observadas diretamente. Essas dimensões podem ser compactas e dobradas em formas complexas de sete dimensões chamadas G2-Diverso. Até agora, esta geometria tem sido geralmente considerada fixa e imutável. Em vez disso, o novo estudo explorou o que acontece quando estas formas evoluem ao longo do tempo através de um processo matemático chamado G.2-Fluxo Ricci, mudando gradativamente sua geometria interna.
Geometria torcida e estrutura estável
“Assim como nos sistemas orgânicos, como a torção do DNA ou a lateralidade dos aminoácidos, essas estruturas extradimensionais podem possuir uma torção, uma torção intrínseca”, explica Pincak. Essa torção introduz rotação incorporada na própria geometria.
Quando os pesquisadores simularam como essas formas torcidas mudaram ao longo do tempo, descobriram que a geometria pode formar naturalmente padrões estáveis chamados sólitons. “Quando os deixamos evoluir no tempo, descobrimos que podem formar configurações estáveis chamadas sólitons. Estes sólitons podem fornecer uma explicação puramente geométrica para fenómenos como a quebra espontânea de simetria.”
Repensando as origens da qualidade
No Modelo Padrão da física de partículas, a massa é criada por meio de interações com o campo de Higgs, que dá peso a partículas como os bósons W e Z. A nova teoria sugere uma possibilidade diferente. A massa pode surgir da torção dentro da própria geometria hiperdimensional, em vez de depender de campos separados.
“Na nossa imagem, a matéria surge da resistência da própria geometria, e não de campos externos”, disse Pinkak. Nesta visão, a massa reflete como o espaço-tempo responde à sua própria estrutura interna, em vez da influência de componentes físicos adicionais.
Expansão cósmica e possíveis novas partículas
Os pesquisadores também relacionaram a torção geométrica à curvatura do espaço-tempo em grande escala. Esta relação ajuda a explicar a constante cosmológica positiva associada à expansão acelerada do universo.
Além destas implicações cosmológicas, a equipe também especulou sobre a existência de uma partícula até então desconhecida relacionada à torção, que chamaram de “torton”. Se for verdade, poderá ser descoberto em experimentos futuros.
Expandindo os horizontes geométricos de Einstein
O objetivo mais amplo deste trabalho é promover as ideias de Einstein. Se a gravidade surge da geometria, o autor pergunta se todas as forças fundamentais podem ter a mesma origem. Como diz Pinkak: “A natureza muitas vezes prefere soluções simples. Talvez a massa dos bósons W e Z não venha do famoso campo de Higgs, mas diretamente da geometria do espaço de sete dimensões.”
Artigo publicado em revista Física NuclearB.
Esta pesquisa foi apoiada pelo Projeto R3 nº 09I03-03-V04-00356.
