Fantasmas de energia negativa brilham no espaço e intrigam físicos

Uma explosão de luz que ocorre quando uma partícula supera a velocidade da luz em um meio pode, em outros contextos, indicar um tipo de instabilidade quântica capaz de desencadear o chamado decaimento do vácuo.

Se algum dia detectados no vazio do espaço, segundo o físico teórico Eugeny Babichev, da Universidade Paris-Saclay, o brilho azul espectral da radiação Cherenkov poderia ser interpretado como a manifestação de perturbações fantasmas de energia negativa.

Por que isso importa? Porque a nossa teoria atual da gravidade é incompleta, e um sinal desse tipo forneceria uma rara visão de como o espaço-tempo se comporta em regimes onde as teorias existentes falham, possivelmente restringindo a busca por modelos mais precisos.

Entendendo o fenômeno

Babichev explica que efeitos aparentemente distintos, como a radiação Cherenkov e a instabilidade de fantasmas, podem ser vistos sob a mesma ótica. “Vamos demonstrar que a radiação Cherenkov pode ser interpretada como uma instabilidade com a criação de um fantasma que carrega energia negativa”, afirma no seu estudo.

Na física, um “fantasma” pode se referir a elementos matemáticos introduzidos para manter a consistência das teorias, mas também a perturbações reais de energia negativa que indicam instabilidades físicas.

Uma analogia útil é imaginar a superfície da água como o estado de energia mais baixo. Ondulações custam energia e geralmente só aparecem se algo – como uma pedra – for jogado. Em certas condições, a teoria prevê perturbações que carregam energia negativa, ou seja, fantasmas, que aparecem espontaneamente sem a oferta externa de energia.

Esse fenômeno não viola a conservação de energia, pois o sistema pode reduzir sua energia total ao criar perturbações pareadas — uma com energia positiva e outra com energia negativa —, tornando o estado original instável.

Significado da radiação Cherenkov e implicações cósmicas

Na Terra, a radiação Cherenkov é uma assinatura visível dessa instabilidade: ocorre quando uma perturbação viaja por um meio mais rápido que as “ondulações” que cria, semelhante a um estrondo sónico, como em reatores nucleares onde partículas carregadas atravessam a água a velocidades maiores que a luz naquele meio.

Porém, na física conhecida, nada pode superar a velocidade da luz no vácuo, logo radiações Cherenkov não deveriam ocorrer no espaço vazio.

Segundo Babichev, uma instabilidade de fantasma no espaço vazio poderia se comportar de maneira muito parecida com uma partícula carregada superluminal e produzir uma explosão Cherenkov da mesma forma. “Como mostramos, a cinemática dos processos – radiação Cherenkov e a instabilidade fantasma de certo tipo – são de fato totalmente equivalentes”, explica o pesquisador.

Detectar tal radiação no vazio alteraria a nossa compreensão do universo. Isso indicaria que o vácuo cósmico pode, em algumas ocasiões, agir como um meio com estrutura, limites e energia armazenada, o que ajudaria a validar ou descartar algumas propostas de modificação na gravidade.

Consequentemente, a definição tradicional de vácuo — o estado de energia mais baixo possível — estaria incorreta ou incompleta, exigindo uma revisão de conceitos fundamentais da física atual.

Esta descoberta estaria alinhada com a tensão já existente entre a relatividade geral e a mecânica quântica, que há tempos desafia a física moderna a buscar uma teoria unificada mais precisa.

Matéria original: https://www.sciencealert.com/negative-energy-ghosts-flashing-in-space-could-reveal-new-physics