Matria escura pode se originar na quinta dimenso

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Redação do Site Inovação Tecnológica – 12/02/2021

Alm do Modelo Padro

Uma nova teoria que vai alm do Modelo Padro da fsica de partculas promete no apenas explicar a matria escura, como tambm comprovar a existncia da quinta dimenso.

Com todo o seu sucesso explicativo, o Modelo Padro da fsica deixa muitas questes em aberto, das hierarquias das massas das partculas elementares composio da matria escura, sem falar em uma boa explicao para a gravidade.

O elemento central da nova teoria uma dimenso extra no espao-tempo, a quinta dimenso, que viria se somar altura, largura, profundidade e o tempo.

Teorias da quinta dimenso

J na dcada de 1920, em uma tentativa de unificar as foras da gravidade e do eletromagnetismo, Theodor Kaluza e Oskar Klein especularam sobre a existncia de uma dimenso extra, alm das familiares trs dimenses espaciais e do tempo, que na fsica so combinadas em um espao-tempo quadridimensional. Se ela realmente existe, essa nova dimenso teria de ser incrivelmente pequena e imperceptvel ao olho humano.

No final dos anos 1990, a ideia passou por um renascimento notvel, quando se percebeu que a existncia de uma quinta dimenso poderia resolver algumas das profundas questes em aberto da fsica de partculas. Em particular, Yuval Grossman (Universidade de Stanford) e Matthias Neubert (ento na Universidade Cornell) mostraram que aplicar o Modelo Padro da fsica de partculas em um espao-tempo de 5 dimenses poderia explicar os padres misteriosos at agora vistos nas massas das partculas elementares.

Mas o renascimento no foi to comemorado porque, de novo, as previses da teoria no indicavam nenhum meio para que ela pudesse ser testada experimentalmente.

Outros 20 anos depois, o grupo do professor Matthias Neubert (Universidade Johannes Gutenberg em Mainz, Alemanha) fez outra descoberta inesperada: Que as equaes de campo pentadimensionais preveem a existncia de uma nova partcula pesada com propriedades semelhantes s do famoso bson de Higgs, s que com uma massa muito mais pesada – to pesada, na verdade, que ela no pode ser produzida nem mesmo no colisor de partculas de mais alta energia do mundo: o Grande Colisor de Hdrons (LHC).

“Foi um pesadelo,” lembra Javier Ruiz, membro da equipe, “Estvamos entusiasmados com a ideia de que nossa teoria prediz uma nova partcula, mas parecia impossvel confirmar essa previso em qualquer experimento vislumbrvel”.

Partcula de outra dimenso

Agora, a mesma equipe encontrou uma soluo espetacular para esse dilema: Eles finalmente fizeram uma previso que torna possvel testar a existncia da quinta dimenso e, de quebra, resolver um dos grandes enigmas da cincia, a matria escura.

A equipe descobriu que a partcula que sua teoria prope mediaria necessariamente uma nova fora entre as partculas elementares conhecidas (nosso universo visvel) e a misteriosa matria escura.

Em outras palavras, a partcula oriunda da quinta dimenso poderia explicar toda a massa da matria escura, cuja gravidade impede que as galxias se esfacelem, dada a velocidade com que giram.

Mesmo a abundncia da matria escura no cosmos, conforme observada em experimentos astrofsicos, pode ser explicada pela teoria.

Isso abre novas maneiras de pesquisar os constituintes da matria escura, justamente em um momento em que todas as tentativas de detectar as partculas da matria escura esto falhando.

A nova teoria manda procurar literalmente por meio de um “desvio” pela dimenso extra, o que poderia ainda obter pistas sobre a fsica em um estgio muito inicial na histria do nosso Universo, quando a matria escura foi produzida.

“Depois de anos em busca de possveis confirmaes das nossas previses tericas, estamos agora confiantes de que o mecanismo que descobrimos pode tornar a matria escura acessvel para os prximos experimentos, porque as propriedades da nova interao entre a matria comum e a matria escura – que mediada pela partcula que propomos – pode ser calculada com preciso dentro da nossa teoria,” disse o professor Matthias Neubert. “No final – assim esperamos – a nova partcula pode ser descoberta primeiro por meio de suas interaes com o setor escuro.”

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