Nada pode ir mais rápido que a luz. É uma regra da física tecida no próprio tecido da teoria da relatividade especial de Einstein.
Quanto mais rápido algo percorre o espaço, mais próximo fica de sua perspectiva de congelamento do tempo até uma paralisação. Se for mais rápido ainda, você se deparará com problemas de reversão do tempo, bagunçando as noções de causalidade.
Mas pesquisadores da Universidade de Varsóvia, na Polônia, e da Universidade Nacional de Cingapura ultrapassaram os limites da relatividade para criar um sistema que não entra em conflito com a física existente e pode até apontar o caminho para novas teorias.
O que eles inventaram é uma “extensão da relatividade especial” que combina três dimensões de tempo com uma única dimensão de espaço (“espaço-tempo 1+3”), em oposição às três dimensões espaciais e uma dimensão de tempo que estamos todos acostumados.
Em vez de criar grandes inconsistências lógicas, este novo estudo acrescenta mais evidências para apoiar a ideia de que objetos podem ser capazes de ir mais rápido que a luz sem quebrar completamente as leis atuais da física.
“Não há nenhuma razão fundamental para que observadores que se movem em relação aos sistemas físicos descritos com velocidades superiores à velocidade da luz não devam estar sujeitos a isso”, disse o físico Andrzej Dragan, da Universidade de Varsóvia, na Polônia.
Estudo
Este novo estudo se baseia em trabalhos anteriores de alguns dos mesmos pesquisadores, que postulam que as perspectivas superluminais podem ajudar a unir a mecânica quântica com a teoria da relatividade especial de Einstein – dois ramos da física que atualmente não podem ser reconciliados em uma única teoria abrangente que descreve a gravidade da mesma forma que explicamos outras forças.
As partículas não podem mais ser modeladas como objetos pontuais sob esta estrutura, como poderíamos na perspectiva 3D (mais tempo) mais comum do Universo.
Em vez disso, para entender o que os observadores podem ver e como uma partícula superluminal pode se comportar, precisaríamos recorrer aos tipos de teorias de campo que sustentam a física quântica.
Com base nesse novo modelo, os objetos superluminais pareceriam uma partícula se expandindo como uma bolha no espaço – não muito diferente de uma onda em um campo. O objeto de alta velocidade, por outro lado, “experimentaria” várias linhas de tempo diferentes.
Mesmo assim, a velocidade da luz no vácuo permaneceria constante mesmo para os observadores que viajam mais rápido que ela, o que preserva um dos princípios fundamentais de Einstein – princípio que antes só era pensado em relação a observadores indo mais devagar que a velocidade da luz (como todos nós).
“Esta nova definição preserva o postulado de constância da velocidade da luz no vácuo de Einstein, mesmo para observadores superluminais”, disse Dragan.
“Portanto, nossa relatividade especial estendida não parece uma ideia particularmente extravagante.”
No entanto, os pesquisadores reconhecem que a mudança para um modelo de espaço-tempo 1+3 levanta algumas novas questões, mesmo que responda a outras. Eles sugerem que é necessário estender a teoria da relatividade especial para incorporar quadros de referência mais rápidos que a luz.
Isso pode muito bem envolver pegar coisas emprestadas da teoria quântica de campos: uma combinação de conceitos da relatividade especial, mecânica quântica e teoria clássica de campos (que visa prever como os campos físicos vão interagir uns com os outros).
Se os físicos estiverem certos, todas as partículas do Universo teriam propriedades extraordinárias na relatividade especial estendida.
Uma das questões levantadas pela pesquisa é se seríamos ou não capazes de observar esse comportamento estendido – mas responder a isso exigirá muito mais tempo e muito mais cientistas.
“A mera descoberta experimental de uma nova partícula fundamental é uma façanha digna do Prêmio Nobel e viável em uma grande equipe de pesquisa usando as mais recentes técnicas experimentais”, disse o físico Krzysztof Turzyński, da Universidade de Varsóvia.
“No entanto, esperamos aplicar nossos resultados para uma melhor compreensão do fenômeno da quebra espontânea de simetria associada à massa da partícula de Higgs e outras partículas do Modelo Padrão, especialmente no início do Universo.”
Tradução e adaptação:
[Física]