Estamos mais próximos da tão sonhada Teoria do Tudo

A descoberta de que o universo realmente se expandiu  em muitas vezes a velocidade da luz imediatamente após o Big Bang deve trazer os físicos para mais perto de seu objetivo final – a muito procurada “Teoria de Tudo”.

Na segunda-feira (17 de março), os pesquisadores anunciaram que tinham detectado a assinatura de ondas gravitacionais na radiação cósmica de fundo, a luz antiga que começou a permeiar o universo 380.000 anos após o Big Bang.

O marco descoberto confirma a teoria da inflação, que postula que o cosmo explodiu de meras flutuações quânticas em algo de tamanho macroscópico apenas algumas pequenas frações de segundo após o seu nascimento.

A descoberta também dá aos pesquisadores uma nova janela para um mundo da física extrema, potencialmente ajudando sua missão difícil de conceber um arcabouço teórico que pode explicar todos os aspectos do universo: a teoria do tudo.

“Isso vai dar uma motivação adicional, e também restrições adicionais, nos modelos de inflação e, talvez, uma Teoria de Tudo”, disse o físico teórico Avi Loeb, de Harvard, que não era um membro da equipe de pesquisa. “Mas, é claro, isso vai levar tempo.”

Explicando o universo

Os físicos contam com duas teorias diferentes para explicar o universo: a relatividade geral de Einstein, que se aplica ao reino de objetos grandes, como estrelas e galáxias, e a mecânica quântica, que funciona bem no nível subatômico.

Juntos, os dois quadros cobrem as quatro forças fundamentais do universo; a relatividade geral lida com gravidade, enquanto a mecânica quântica se concentra na força fraca, na força forte e no eletromagnetismo.

Mas as duas teorias são inerentemente incompatíveis, quebrando em situações extremas, tais como aquelas encontradas dentro de buracos negros ou nos instantes logo após o Big Bang. Então, os físicos querem elaborar uma teoria que combina todas as quatro forças fundamentais e que funciona em todos os níveis e em todas as situações, explicando absolutamente tudo no universo.

Um dos principais candidatos para a Teoria de Tudo é a Teoria das Cordas, que afirma que todas as partículas fundamentais são compostas por unidades ainda mais fundamentais chamadas cordas, que vibram e determinam as características da partícula conforme a vibração. A nova descoberta de ondas gravitacionais deve ajudar a refinar essa idéia, disse Loeb.

Por exemplo, muitos teóricos das cordas haviam previsto uma versão de “baixa energia” da inflação que não resultou na produção de ondas gravitacionais.

“Agora, esses modelos estão descartados, e eles [os teóricos das cordas] tem que voltar à prancheta e fazer novos modelos que são compatíveis com os dados”, disse Loeb.

Um longo caminho a percorrer

Os níveis de energia presentes durante a inflação estavam na ordem de 10 ^ 16 bilhões de elétron volts, ou cerca de 1 trilhão de vezes maiores do que os obtidos pelo mais poderoso acelerador de partículas do planeta, o LHC. Em tais energias, as forças forte, fraca e eletromagnética estavam  unidas.

Ondas gravitacionais primordiais dão aos cientistas uma forma de espiar mais para trás no tempo do que nunca – para em torno de apenas um trilionésimo de trilionésimo de trilionésimo de segundo após o Big Bang.

Enquanto a nova descoberta provavelmente marca um divisor de águas na nossa compreensão do universo, os físicos que trabalham em uma Teoria de Tudo gostariam de olhar ainda mais para trás – para o mais antigo de todos os tempos, a “época de Planck”, em que todas as quatro forças fundamentais estavam unificadas.

Os cientistas estão montando uma imagem cada vez mais precisa do universo e sua história, mas ainda há muito a ser aprendido.

Por exemplo, os pesquisadores não têm ideia de como a substância que impulsionou a inflação – conhecida como o “inflatón” – realmente é. Eles também não têm informações básicas sobre as misteriosas matéria escura e energia escura, que formam 96% do universo.

“Parece que estamos em um estágio inicial relativamente primitivo em cosmologia, onde encontramos os componentes que são necessários para explicar os dados que temos sobre o universo, mas nós realmente não sabemos quais são”, disse Loeb. “Há algumas ilhas de conhecimento, mas elas estão cercadas por um oceano de ignorância.”

Ainda assim, ele disse, uma Teoria de Tudo pode eventualmente surgir – contanto que os cientistas continuam fazendo observações como essa que podem orientar o pensamento dos teóricos.