Balança que pesa o vácuo poderá elucidar mistério da energia escura

Redação do Site Inovação Tecnológica - 11/03/2024

Esquema do protótipo da balança incluindo a leitura óptica e a amostra de alumínio suspensa (em azul) e o contrapeso de latão (em laranja).
[Imagem: Annalisa Allocca et al. - 10.1140/epjp/s13360-024-04920-x]

Pesando o vácuo

Uma das principais tentativas de explicação sobre um dos grandes mistérios atuais da física propõe que a energia escura nada mais é do que a energia do vácuo, que poderia ser igual à constante cosmológica, um termo matemático nas equações da Teoria da Relatividade Geral de Einstein

Só há um problema: Quando as medições são feitas, há uma diferença enorme entre a energia transportada pelas flutuações aleatórias no vácuo do espaço e a energia escura que impulsiona a expansão do Universo.

Annalisa Allocca e colegas da Universidade de Nápoles Federico II, na Itália, apresentaram agora o protótipo de um instrumento de medição ultrapreciso que, quando tornado ainda mais preciso, poderá ser usado para medir a interação entre as flutuações do vácuo e os campos gravitacionais. Com algumas melhorias adicionais já delineadas pela equipe, o instrumento poderá eventualmente permitir lançar alguma luz sobre esse lado mais escuro do Universo.

Em um vácuo, as ondas eletromagnéticas emergem e desaparecem constantemente através de flutuações aleatórias, de modo que, mesmo que o espaço não contenha matéria, ele ainda carrega uma certa quantidade de energia.

A equipe italiana pretende justamente medir a influência dessas flutuações usando uma balança de viga de última geração.

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Esta é a coisa real, instalado no Laboratório SAR-GRAV, localizado em uma antiga mina subterrânea.
[Imagem: Annalisa Allocca et al. - 10.1140/epjp/s13360-024-04920-x]

Efeitos quânticos da gravidade

Projetado para operar em temperaturas de 90K (-183 °C), o instrumento carrega uma pequena amostra de um supercondutor de alta temperatura em uma extremidade da viga em balanço, inicialmente equilibrada por contrapesos na outra extremidade. Através de efeitos quânticos desencadeados pela sua interação com as flutuações aleatórias do vácuo, a equipe prevê que a amostra de alumínio supercondutor deve sofrer minúsculas mudanças de peso.

Essas mudanças, por sua vez, poderiam ser detectadas usando interferometria. Isso envolveria a comparação das distâncias percorridas por ambas as partes de um feixe de luz dividido à medida que elas retornam de cada extremidade do feixe criado devido à nova diferença de peso entre a amostra supercondutora e o contrapeso.

O estudo da equipe detalha os testes iniciais de um protótipo para o equilíbrio da viga, testes que foram feitos em um laboratório subterrâneo na Sardenha, que apresenta níveis extremamente baixos de ruído sísmico.

Com base nos seus primeiros resultados, a equipe está confiante de que, quando concluído, o seu experimento final será suficientemente sensível para captar a interação entre as flutuações do vácuo e os campos gravitacionais.

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