Será que o universo possui dimensões extras escondidas à vista de todos?

Embora a existência de dimensões extras seja uma ideia interessante, atualmente não há nenhuma evidência que a sustente.

Representação artística de um buraco negro curvando o espaço-tempo de acordo com a Teoria da Relatividade Geral de Einstein. (Crédito da imagem: MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Getty Images) 

Em 1919, o físico Theodor Kaluza levantou a hipótese de que dimensões extras poderiam resolver alguns problemas importantes da física . E embora ainda não tenhamos encontrado nenhuma evidência de algo fora do nosso espaço-tempo quadridimensional normal, ainda existem muitas opções intrigantes que valem a pena explorar.

Um dos maiores enigmas da física moderna é o "problema da hierarquia". Basicamente, a força da gravidade é muito fraca . Ela é bilhões e bilhões de vezes mais fraca do que qualquer uma das outras forças fundamentais , e não temos ideia do porquê.

Uma possibilidade estranha é que a gravidade consiga realizar algo especial que as outras forças não conseguem. Talvez existam mais dimensões além do nosso espaço-tempo familiar — todas as outras forças estão confinadas ao espaço-tempo, mas a gravidade consegue se espalhar por dimensões extras. Isso diluiria a gravidade a tal ponto que a faria parecer fraca em nossa experiência cotidiana normal.

Mas isso levanta uma questão importante: onde, exatamente, estão essas dimensões extras? Não sentimos, percebemos ou detectamos nenhuma liberdade de movimento adicional. A única resposta é que as dimensões extras devem estar enroladas umas sobre as outras em escalas tão pequenas que não as notamos. Quando nos movemos pelo universo, na verdade estamos circundando todas essas dimensões enroladas trilhões de vezes, mesmo com os menores movimentos. Não percebemos, e a vida segue normalmente.

Os teóricos das cordas há muito utilizam a ideia de dimensões extras para fundamentar sua teoria. Mas a explicação para a fraqueza da gravidade se baseia no mesmo conceito fundamental, sem recorrer à teoria das cordas . Para que a gravidade seja tão fraca quanto é, as dimensões extras devem ter aproximadamente um décimo de milímetro de diâmetro, o que é absolutamente enorme quando se trata de processos subatômicos. E a única razão pela qual não notamos dimensões extras tão grandes é que somente a gravidade consegue interagir com elas.

Surpreendentemente, existem maneiras de vislumbrar dimensões ocultas sem precisar acessá-las diretamente. Imagine enrolar um tubo de papel bem apertado e, em seguida, enviar uma partícula sem massa, como um fóton, pela borda do tubo. Essa partícula viajará longitudinalmente, mas também percorrerá a circunferência do tubo.

Se você observar o tubo de luz de uma distância suficiente, não conseguirá ver sua dimensão enrolada. Você verá o fóton descendo, mas como parte de seu movimento ocorrerá em uma dimensão que não podemos ver, ele parecerá se mover mais lentamente que a luz. Porém, partículas mais lentas que a luz possuem massa, o que significa que, se os fótons pudessem acessar dimensões extras, eles não seriam desprovidos de massa.

Suspeitamos fortemente que a gravidade seja sustentada por partículas sem massa chamadas grávitons. Esses grávitons viajariam à velocidade da luz , mas se pudessem acessar dimensões extras, pareceriam massivos. E devido às peculiaridades da mecânica quântica e à natureza ondulatória das partículas, observaríamos uma infinidade de massas de grávitons.

Portanto, a chave para desbloquear dimensões extras é realizar experimentos em colisores de partículas de alta energia e verificar se surgem partículas massivas semelhantes a grávitons.

Mas, apesar das buscas dos físicos, não encontramos nenhuma. Isso não descarta a existência de dimensões extras, mas torna a ideia pouco atraente. Para se encaixarem nas restrições observacionais atuais, as dimensões extras teriam que ser realmente muito pequenas — muito menores do que o necessário para explicar a fraqueza da gravidade.

Mas talvez haja uma solução. Em 1999, os físicos Lisa Randall e Raman Sundrum expandiram a ideia de dimensões extras. Em vez de torná-las planas, Randall e Sundrum permitiram que as dimensões extras tivessem curvatura. Essa flexibilidade permite que as dimensões sejam grandes o suficiente para explicar por que a gravidade é fraca, mas torna os grávitons indetectáveis ​​pelos aceleradores de partículas atuais.

Isso é uma boa e uma má notícia; permite que toda a estratégia das dimensões extras resolva o problema da hierarquia, ao mesmo tempo que contorna as atuais limitações experimentais.

Embora seja uma ideia interessante, atualmente não há nenhuma evidência que a sustente. Mas ainda assim é divertido imaginar dimensões extras do universo escondidas à vista de todos.

Space.com