Experimento, que acabou de receber financiamento do Conselho Europeu de Pesquisa, pode ser a primeira prova direta de que o próprio espaço tem uma estrutura - e que essa estrutura é quântica
Há mais de cem anos, a física convive com uma contradição silenciosa em sua base. A Teoria Geral da Relatividade de Einstein descreve o universo em escalas cósmicas com precisão surpreendente - o movimento dos planetas, a curvatura da luz, as ondulações do espaço-tempo de colisões de buracos negros. A mecânica quântica faz o mesmo em escalas minúsculas - o comportamento das partículas, a estrutura dos átomos, a natureza da luz. Ambas as teorias funcionam. Nenhuma delas está errada. No entanto, elas são fundamentalmente incompatíveis. Sua unificação é considerada uma das maiores tarefas não resolvidas da ciência. Isso pode estar prestes a mudar.
Há algumas semanas, a Universidade de Cardiff anunciou que o Professor Hartmut Grote, do Instituto de Gravidade, recebeu uma bolsa substancial do Conselho Europeu de Pesquisa para realizar um experimento inovador com um único objetivo: encontrar a primeira evidência experimental direta de gravidade quântica. A ideia por trás do projeto é tão elegante quanto radical. O espaço-tempo - o tecido do universo - pode não ser liso e contínuo como Einstein o imaginou. Ele pode ser granulado, pixelizado. Construído a partir de unidades quânticas discretas em uma escala tão minúscula que nunca foi medida diretamente: o comprimento de Planck - uma distância cerca de vinte ordens de magnitude menor que um próton. Estes não são pixels que podem ser vistos. Mas, sob as condições certas, a teoria prevê que eles criam uma espécie de desfoque quântico - um tremor quase imperceptível nas posições dos objetos ao nosso redor.
A equipe do Professor Grote planeja detectar exatamente esse tremor. Usando um interferômetro a laser de bancada - um instrumento tão preciso que pode medir mudanças de comprimento menores que um bilionésimo de átomo - eles combinarão duas tecnologias quânticas de ponta, nunca antes usadas juntas: luz comprimida, que reduz o ruído quântico em medições a laser além das limitações clássicas, e detecção de fóton único, que oferece precisão sem precedentes com ruído quase zero. O experimento, chamado Interferometria de Detecção de Fóton Único para Gravidade Quântica, baseia-se diretamente nas tecnologias desenvolvidas para LIGO e Virgo - detectores de ondas gravitacionais que já provaram sua capacidade de capturar a menor ondulação no espaço-tempo de colisões de buracos negros a bilhões de anos-luz de distância.
“Confirmar as assinaturas quânticas do espaço-tempo seria uma conquista de magnitude épica. Mudaria nossa compreensão da realidade no nível mais fundamental e abriria caminhos inteiramente novos para a investigação científica. Mais de cem anos depois que Einstein mudou nossa compreensão do espaço e do tempo, este projeto pode nos aproximar um passo de completar o quadro que ele iniciou. Acho que ele ficaria entusiasmado.” - diz o Professor Hartmut Grote, da Universidade de Cardiff.
Se o experimento for bem-sucedido, as implicações se estenderão muito além de uma única descoberta. Um espaço-tempo quantizado confirmaria que o universo não é feito de campos suaves e geometria contínua - mas de algo análogo à informação: discreto, contável, fundamentalmente quântico. Isso daria peso a conceitos teóricos que vêm se formando silenciosamente por décadas - do princípio holográfico à ideia de que a geometria do espaço-tempo emerge do entrelaçamento quântico. Significaria que o que chamamos de realidade física - espaço, tempo, matéria - não é a base do universo. É como a informação quântica do universo parece para nós. Como um bônus, o mesmo experimento pode detectar traços de matéria escura e ondas gravitacionais primordiais, ecos dos primeiros momentos do universo. A ciência, nas palavras do Professor Grote, nem sempre anuncia sua chegada em voz alta. Às vezes, ela chega como um tremor quase imperceptível de um feixe de laser em uma bancada de laboratório.
