Circuito eltrico permitir testar gravidade quntica

Espao

Redação do Site Inovação Tecnológica – 27/09/2024

Gravidade quntica

Fsicos idealizaram um novo mtodo para testar em laboratrio se a fora da gravidade quntica ou no.

E um experimento polivalente: Ao permitir modelar uma teoria central da gravidade quntica, o experimento poder ajudar no apenas a decifrar fenmenos anteriormente inexplicveis, como tambm poder melhorar circuitos computacionais, como as redes neurais.

A gravidade no exatamente um mistrio, desde que nos mantenhamos em grandes distncias: Podemos calcular as rbitas dos planetas, enviar foguetes ao espao com preciso e at mapear super-rodovias espaciais. No entanto, a descrio terica da gravidade perde seu poder explicativo quando chegamos ao nvel das menores partculas, o chamado nvel quntico.

“Para explicar o Big Bang ou o interior dos buracos negros, temos que entender as propriedades qunticas da gravidade,” explica a professora Johanna Erdmenger, da Universidade de Wurzburg, na Alemanha. “Em energias muito altas, as leis clssicas da gravidade falham. Portanto, nosso objetivo contribuir para o desenvolvimento de novas teorias que possam explicar a gravidade em todas as escalas, incluindo no nvel quntico.”

Teoria Central da Gravidade Quntica

Em termos de uma teoria da gravidade quntica, o que temos hoje a chamada “correspondncia AdS/CFT”, que afirma que teorias gravitacionais complexas em um espao de alta dimenso podem ser descritas por teorias qunticas mais simples na fronteira desse espao.

No se assuste com os termos, que d para entender: “AdS” significa “Anti-de-Sitter”, um tipo especial de espao-tempo que curvado para dentro, como uma hiprbole. “CFT” a sigla em ingls para “teoria de campo conforme”, uma teoria que descreve sistemas fsicos qunticos cujas propriedades so as mesmas em todas as distncias espaciais.

“Isso parece muito complicado no comeo, mas fcil de explicar,” continua Erdmenger. “A correspondncia AdS/CFT nos permite entender processos gravitacionais difceis, como aqueles que existem no mundo quntico, usando modelos matemticos mais simples. Em seu cerne est um espao-tempo curvo, que pode ser pensado como um funil. A correspondncia afirma que a dinmica quntica na borda do funil deve corresponder dinmica mais complexa dentro dele – de maneira similar a um holograma em uma nota, que gera uma imagem tridimensional, embora seja apenas bidimensional.”

Ilustrao da teoria usada para modelar a gravidade quntica: A rede simula um espao-tempo curvo – perto da fronteira, a rede mais densa devido curvatura. Os sinais eltricos interativos (linhas amarela, vermelha e azul) simulam a dinmica gravitacional. A dinmica no volume e no limite externo correspondem uma outra, criando um anlogo para a correspondncia AdS/CFT.
[Imagem: Erdmenger/JMU-Bttcher/Alberta]

Construindo um espao-tempo curvo

Todas essas teorias esto muito bem fundamentadas matematicamente, mas preciso test-las em laboratrio, no mnimo para saber em que escala elas comeam a funcionar ou a falhar.

A equipe da professora Erdmenger est propondo justamente um mtodo para testar experimentalmente as previses da correspondncia AdS/CFT que nunca foram confirmadas anteriormente.

A proposta envolve um circuito eltrico ramificado que ser usado para imitar o espao-tempo curvo: Os sinais eltricos em cada ponto de ramificao do circuito correspondem dinmica gravitacional que seria encontrada em diferentes pontos no espao-tempo.

Os clculos tericos da proposta mostram que, nesse circuito eltrico, a dinmica na borda do anlogo do espao-tempo tambm corresponde dinmica interna. Desta forma, uma previso central da correspondncia AdS/CFT pode ser testada pelo circuito.

Inovaes tcnicas

O prximo passo ser colocar a ideia em prtica, construindo a configurao experimental. Alm de avanos significativos na pesquisa gravitacional, se o anlogo funcionar ele tambm poder levar a inovaes tcnicas.

“Nossos circuitos tambm abrem novas aplicaes tecnolgicas,” disse Erdmenger. “Com base na tecnologia quntica, espera-se que eles transmitam sinais eltricos com perda reduzida, j que a curvatura simulada do espao agrupa e estabiliza os sinais. Isso seria um avano para a transmisso de sinais em redes neurais usadas para inteligncia artificial, por exemplo.”

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