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táquions: particulas mais rapidas que a luz

Táquions impossíveis? As partículas hipotéticas mais rápidas que a luz (FTL: “faster than light“), os táquions, podem ser, na verdade, impossíveis, de acordo com dois físicos matemáticos. Se estiverem corretos, sua nova teoria também implicará que o tempo, aparentemente uma das facetas mais fundamentais da natureza, não é mais que uma miragem.

 

Embora ordinariamente se acredite que a Teoria da Relatividade Especial de Einstein estabeleça que nada, nenhum objeto ou radiação, possa ir mais rápido que a luz, isto não é uma verdade absoluta. A relatividade restrita, de fato, proíbe que um objeto de matéria comum (com massa) alcance a velocidade da luz, pois para que tal possa ser atingido uma energia infinita deve ser aplicada ao objeto.

Mas a teoria não descarta um universo de partículas que só podem viajar mais rápido que a luz. Chamadas “táquions” pelos físicos da década de 1960, estes bólidos subatômicos agiriam de forma diametralmente oposta à matéria comum: estes necessitariam uma quantidade infinita de energia para frear de suas velocidades ultra-rápidas para a lenta velocidade da luz.

Os táquions surgiram como possibilidades ou soluções matemáticas de várias teorias físicas especulativas, tais como algumas versões da teoria das cordas. Os físicos têm procurado pelas evidências (assinaturas) dessas partículas teóricas. Se os táquions estivessem entre as partículas de alta-energia que impactam na Terra procedentes do espaço, os táquions produziriam um sinal similar ao dos raios cósmicos, mas com uma diferença crucial: alcançariam os detectores terrestres bem antes das partículas secundárias que estes criariam na atmosfera terrestre, ou seja, os táquions chegariam antes.

Até hoje os táquions jamais foram detectados e agora James Wheeler e Joseph Spencer da Universidade Estadual de Utah, EUA, julgam ter descoberto a razão disso.

Espaço abstrato

Essa nova linha de raciocínio é sutil. “Temos lidado com estes cálculos por um ano e meio”, disse Wheeler. A dupla de físicos quer compreender como se relacionam os modelos físicos com as medidas que fizeram.

Começaram imaginando um universo que só tem distâncias, sem a dimensão temporal. A medida mais simples neste universo é comparar duas distâncias entre si: uma barra de um metro de comprimento deveria ter a metade do comprimento que uma barra de dois metros, não importa qual seja o seu ponto de vista, ou se você esteja olhando de um ângulo distinto ou de outro lugar diverso.

Todos estes pontos de vista formariam um espaço abstrato mais complexo, o “espaço de simetria de medidas”.

Cone de luz

 

 

Matematicamente, isto resulta em um modelo bem similar ao do “espaço de fase”, que é o coração da teoria da mecânica quântica e outras teorias físicas. O espaço de fase descreve não só a posição de um objeto, mas também seu momento – e indiretamente, a trajetória do objeto.

Em seu modelo, todas as trajetórias ficam abrigadas em dois cones opostos que encontram-se em um ponto. Tal parece com um conjunto de trajetórias que vêm do passado, passando através de um ponto no presente, e saindo novamente até o futuro. Assim, algo equivalente ao conceito de tempo surge nesse modelo.

De fato, este agrupamento de trajetórias imita o “cone de luz” da teoria da relatividade, que descreve as rotas no espaço-tempo das partículas que viajam até a velocidade da luz. O cone de luz também divide o passado e o futuro.

Na relatividade restrita teoricamente é possível conceber os táquions viajando fora do cone de luz [ veja em vermelho no desenho, o táquion desloca-se do ponto A (na hiper-superfície do presente) para o ponto B (futuro), externo ao cone de luz ]. Mas no modelo de Wheeler e Spencer, isto é inconcebível, uma vez que o cone desse novo modelo  está realmente limitado pelo conjunto de todas as possíveis trajetórias do objeto.

Tempo emergente

Por que deveria seu complexo espaço de simetrias ter alguma relevância para o espaço “real” e o tempo no qual habitamos? A razão é que o modelo vincula o espaço sem tempo com algo similar ao nosso conceito comum de espaço-tempo, o que significa que estas duas descrições são equivalentes. Qualquer evento que pode descrever-se no marco do espaço-tempo pode ser modelado da mesma forma por uma estrutura em um espaço sem tempo.

As conseqüências podem ser profundas. O espaço sem tempo não pode ser alterado, assim tal poderia significar que nosso universo é determinístico, com o futuro selado definitivamente, ou seja, gravado em pedra.

Wheeler suspeita que nossa percepção de “tempo” corresponde a distância de um ponto especial do espaço de quatro dimensões sem tempo que modelaram. Se correto, tal ponto poderia marcar o início aparente do tempo no Big Bang.

O matemático Shahn Majid de Queen Mary, Universidade de Londres, também trabalha na questão de como o tempo poderia surgir a partir da atemporalidade.

Shahn Majid acredita que os resultados de Wheeler e Spencer podem ser, contudo, considerados limitados, pois dependem de uma aproximação matemática concreta. Mas ele não desvaloriza esse trabalho. “É inovador e oferece a resposta adequada [de como surge o tempo]”, disse a New Scientist. “E agora há abordagens distintas para esta questão, as quais poderiam estar todas ligadas.

Parece que temos agora uma teoria emergente sobre a origem do tempo”.