CIENTISTAS JÁ SABEM COMO ENCONTRAR GRÁVITONS, AS PARTÍCULAS DA GRAVIDADE

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New research suggests a way to capture physicists' most wanted particle—gravitons

Nova pesquisa sugere uma maneira de capturar a partícula mais procurada pelos físicos: os grávitons

A Gravidade é um dos maiores mistérios do Universo

Coisas caem, planetas orbitam estrelas, galáxias colidem e Buracos Negros aprisionam até mesmo a luz.

Há mais de cem anos Einstein revolucionou nossa compreensão da gravidade, explicando-a como curvas no espaço e no tempo.

Mas há algo mais especial sobre a gravidade:

só vimos sua versão "clássica"

até agora, enquanto todas as outras forças são explicadas pela teoria quântica.
Um dos maiores desafios da física é vincular a gravidade com a mecânica quântica ,


mas esse problema continua sem solução.

Em qualquer teoria quântica da gravidade, esperaríamos ver certas partículas únicas e indivisíveis.

Os físicos chamaram essas partículas de grávitons —

Seriam como blocos de construção da gravidade, assim como os átomos são os blocos de construção da matéria.


Em tese as ondas gravitacionais que frequentemente passam pela Terra a partir de eventos cósmicos colossais,

como colisões de buracos negros, seriam compostas de um grande número desses grávitons.


Detectores como o LIGO já confirmaram a existência dessas ondas gravitacionais.


Mas o gráviton nunca foi detectado

Mas isso pode mudar em breve


Uma equipe liderada pelo professor Igor Pikovski, da Universidade Stevens,

acaba de desenvolver uma forma de detectar grávitons individuais,

Um experimento real para isso deve ser possível com a tecnologia quântica, em um futuro próximo.


"Este é um experimento fundamental que por muito tempo foi considerado impossível, mas achamos que encontramos uma maneira de fazê-lo", diz Pikovski, .

A equipe propôs uma solução que envolve acoplar a tecnologia de detecção física existente — algo chamado ressonador acústico, basicamente um cilindro pesado — e equipá-la com métodos aprimorados de detecção do estado de energia (também conhecido como detecção quântica).


"Nossa solução é similar ao efeito fotoelétrico que levou Einstein à teoria quântica da luz", explica Pikovski, "só que com ondas gravitacionais substituindo ondas eletromagnéticas.


A chave é que a energia é trocada entre o material e as ondas somente em passos discretos — grávitons únicos são absorvidos e emitidos."

Mas como detectá-los?

"Precisamos resfriar o material e então monitorar como a energia muda em uma única etapa, e isso pode ser alcançado por meio de detecção quântica", diz Manikandan, pesquisador no Instituto Nórdico de Física Teórica em Estocolmo.

"Ao observar esses saltos quânticos no material, podemos deduzir que um gráviton foi absorvido",

acrescenta Tobar estudante na Universidade de Estocolmo. "Nós o chamamos de 'efeito gravito-fonônico'."




Uma das inovações propostas pela equipe é usar dados disponíveis do observatório de ondas gravitacionais LIGO,



"Os observatórios LIGO são muito bons em detectar ondas gravitacionais, mas não conseguem capturar grávitons individuais", "Mas é possível usar seus dados para fazer correlação cruzada com o detector proposto para isolar grávitons individuais."

A equipe começou a pensar em um possível experimento. Usando dados de ondas gravitacionais que já foram medidas na Terra, como aquelas que chegaram em 2017 de uma colisão de duas estrelas de nêutrons superdensas, eles calcularam os parâmetros que otimizariam a probabilidade de absorção para um único gráviton.

Usando um detector quântico resfriado à sua energia mais baixa, ajustado para vibrar muito levemente pela passagem de uma onda gravitacional.

Poderia permitir que
Sensores de energia supersensíveis, teoricamente, capturassem as mudanças dessas vibrações em etapas discretas.

Cada mudança discreta (também conhecida como salto quântico) indicaria um único evento de gráviton.


Claro, há um porém com a captura de grávitons. A tecnologia de sensoriamento necessária ainda não existe.

"Saltos quânticos foram observados em materiais recentemente, mas ainda não nas massas que os pesquisadores precisam

"Mas a tecnologia avança muito rapidamente, e temos mais ideias sobre como torná-la mais fácil." Afirmam os cientistas.


"Temos certeza de que esse experimento funcionaria", "Agora que sabemos que os grávitons podem ser detectados, é uma motivação adicional para desenvolver ainda mais a tecnologia de detecção quântica apropriada.

Com alguma sorte, será possível capturar grávitons individuais em breve." Concluem

Os resultados sobre "detecção de grávitons únicos com sensoriamento quântico " foram publicados na Nature Communications .

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