Unificando a gravidade e a mecânica quântica sem a necessidade da gravidade quântica

Jonathan Oppenheim, da University College London, desenvolveu uma nova estrutura teórica que visa unificar a mecânica quântica e a gravidade clássica – sem a necessidade de uma teoria da gravidade quântica. A abordagem de Oppenheim permite que a gravidade permaneça clássica, ao mesmo tempo que a acopla ao mundo quântico por um mecanismo estocástico (aleatório). Durante décadas, os físicos teóricos têm lutado para conciliar a teoria geral da relatividade de Einstein – que descreve a gravidade – com a teoria quântica, que descreve quase tudo o resto na física. Um problema fundamental é que a teoria quântica assume que o espaço-tempo é fixo, enquanto a relatividade geral diz que o espaço-tempo muda dinamicamente em resposta à presença de objetos massivos. Até agora, os esforços de reconciliação têm sido dominados pela ideia de que a nossa compreensão actual da gravidade está incompleta e que é necessária uma descrição quantizada da interacção. Este raciocínio levou a inúmeras linhas de investigação – incluindo o desenvolvimento da teoria das cordas e da gravidade quântica em loop. No entanto, os experimentos para testar essas ideias são extremamente desafiadores e uma teoria da gravidade quântica permanece indefinida.

Realidades acopladas

A gravidade quântica não é o único caminho para a unificação, e o problema pode ser resolvido investigando se a mecânica quântica e a relatividade geral poderiam ser acopladas num estado de coexistência. No entanto, esta abordagem caiu no esquecimento porque parece invocar vários “teoremas proibidos” que tornam o acoplamento impossível. Na verdade, muitos esquemas de acoplamento violariam o princípio da incerteza de Heisenberg – que é um princípio central da teoria quântica. Uma suposição chave compartilhada pelos esquemas de acoplamento anteriores é que a conexão entre os mundos quântico e gravitacional é reversível. Isto significa que se o estado do sistema for medido num determinado momento, ele pode ser usado em conjunto com as suas equações de movimento para prever o seu estado em qualquer ponto no passado ou no futuro. Agora, Oppenheim argumenta que esta suposição pode não ser necessária e diz que o acoplamento poderia ser estocástico. Isto significa que os estados passados ​​e futuros do sistema não podem ser previstos de forma definitiva com base numa única medição. Em vez disso, o passado e o futuro só podem ser previstos com equações probabilísticas que apresentam uma gama de possibilidades.

Estrutura estocástica

Em seu estudo, Oppenheim baseia-se nesta ideia para desenvolver uma nova estrutura estocástica para acoplar os mundos quântico e de gravidade clássica. Uma vez que estes mundos têm regras fundamentalmente diferentes, a teoria de Oppenheim utiliza teorias estatísticas separadas para cada um deles. Do lado quântico, Oppenheim assume que os estados do sistema são constantemente afetados por flutuações aleatórias no ambiente circundante. No lado clássico, os estados aparecem como distribuições de probabilidade dentro do espaço de fases do sistema. sso permitiu que Oppenheim derivasse uma equação que descreve o acoplamento entre a mecânica quântica e a gravidade clássica, preservando cada uma de suas características únicas. Isto, por sua vez, permitiu-lhe explorar as implicações físicas mais profundas de suas ideias. Estes incluem a possibilidade de acoplamento entre a relatividade geral e a teoria quântica de campos subjacente ao Modelo Padrão da física de partículas.

Tradução livre(Physicsworld)

A relatividad general pasa mas un examen

Los científicos utilizaron el radiotelescopio GBT para hacer un estudio de cuatro años sobre un sistema binario de estrellas diferente de cualquier otro en el universo conocido. El sistema es un par de estrellas de neutrones, que se detectan como púlsares por emitir un haz de ondas de radio como si fueran faros.

De los casi 1.700 púlsares conocidos, éste es el único caso en donde hay dos púlsares en órbita uno alrededor del otro. Además, el plano orbital de las estrellas está alineado casi perfectamente con la línea de visión desde la Tierra, de modo que periódicamente una pasa por detrás de la región de gas ionizado en forma de anillo que rodea a la otra, lo cual eclipsa la señal de ese púlsar que cruza por detrás. "Esos eclipses son la clave para hacer mediciones que nunca antes se habían podido hacer", recalca Rene Breton, uno de los investigadores

La teoría de Einstein de 1915 predijo que, en un sistema cerrado de dos objetos muy masivos, tales como estrellas de neutrones, el tirón gravitatorio que ejerce un objeto, junto con el efecto de su giro alrededor de su eje, debe causar un bamboleo del eje de giro del otro. Los estudios sobre otros púlsares en sistemas binarios (donde el otro astro no era un púlsar) habían indicado que tal bamboleo existe, pero no se pudieron hacer mediciones precisas de su amplitud.

Los eclipses permitieron que los astrónomos fijaran la geometría del sistema de púlsar doble y pudieran seguir los cambios en la orientación del eje de giro de uno de ellos. A medida que el eje de giro de un púlsar se movía lentamente, el patrón de las obstrucciones de la señal del que pasaba por detrás de él también cambiaba. La señal del púlsar que está detrás es absorbida por el gas ionizado en la magnetosfera del otro.

El par de púlsares estudiados con el GBT está a unos 1.700 años luz de la Tierra. La distancia media entre ellos es de sólo del doble de la distancia entre la Tierra y la Luna. Cada uno completa una vuelta alrededor del centro común de gravedad en menos de dos horas y media.


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