Gravidade quântica é um termo geral para teorias que tentam unificar a gravidade com a outra forças fundamentais da física (que já estão unificados). Geralmente, postula uma entidade teórica, um graviton, que é uma partícula virtual que medeia a força gravitacional. É isso que distingue a gravidade quântica de outras teorias de campo unificadas - embora, em justiça, algumas teorias que são tipicamente classificadas como gravidade quântica não exigem necessariamente uma graviton.
O que é um Graviton?
O modelo padrão da mecânica quântica (desenvolvido entre 1970 e 1973) postula que os outros três forças fundamentais da física são mediados por bósons virtuais. Os fótons mediam a força eletromagnética, os bósons W e Z mediam a força nuclear fraca e os glúons (como quarks) mediar a força nuclear forte.
O graviton, portanto, mediaria a força gravitacional. Se encontrado, espera-se que o graviton não tenha massa (porque age instantaneamente a longas distâncias) e tenha o spin 2 (porque a gravidade é um campo tensorial de segunda ordem).
A gravidade quântica é comprovada?
O principal problema ao testar experimentalmente qualquer teoria da gravidade quântica é que os níveis de energia necessários para observar as conjecturas são inatingíveis nas atuais experiências de laboratório.
Mesmo teoricamente, a gravidade quântica se depara com sérios problemas. A gravitação é atualmente explicada através do teoria da relatividade geral, que faz suposições muito diferentes sobre o universo na escala macroscópica daquelas feitas pela mecânica quântica na escala microscópica.
As tentativas de combiná-las geralmente se deparam com o "problema de renormalização", no qual a soma de todas as forças não se anula e resulta em um valor infinito. Na eletrodinâmica quântica, isso acontecia ocasionalmente, mas era possível renormalizar a matemática para remover esses problemas. Essa renormalização não funciona em uma interpretação quântica da gravidade.
As suposições da gravidade quântica são geralmente que tal teoria provará ser simples e elegante; muitos físicos tentam trabalhar retrocedendo, prevendo uma teoria que eles acham que pode explicar as simetrias observadas na física atual e depois ver se essas teorias funcionam.
Algumas teorias de campo unificadas que são classificadas como teorias de gravidade quântica incluem:
- Teoria das cordas / Teoria das supercordas / Teoria M
- Supergravidade
- Gravidade quântica em loop
- Teoria de Twistor
- Geometria não comutativa
- Gravidade quântica euclidiana
- Equação de Wheeler-deWitt
Claro, é perfeitamente possível que, se a gravidade quântica existir, ela não seja simples nem elegante, Nesse caso, essas tentativas estão sendo abordadas com suposições incorretas e, provavelmente, seriam impreciso. Somente o tempo e a experimentação dirão com certeza.
Também é possível, como prevêem algumas das teorias acima, que um entendimento da gravidade quântica não apenas consolidar as teorias, mas introduzirá uma compreensão fundamentalmente nova do espaço e Tempo.
Editado por Anne Marie Helmenstine, Ph. D.