Detecção de mini buracos negros no LHC podem indicar universos paralelos em dimensões extras

Crédito: Cern

A possibilidade de que outros universos existem além do nosso próprio universo é tentadora, mas parece quase impossível de teste. Agora, um grupo de físicos sugeriu que o Large Hadron Collider (LHC), o maior acelerador de partículas do mundo, pode ser capaz de descobrir a existência de universos paralelos.

Em um novo estudo publicado na Physics Letters B, Ahmed Ali Farag, Mir Faizal, e Mohammed M. Khalil explicam que a chave para encontrar universos paralelos podem vir na detecção de buracos negros em miniatura em um certo nível de energia. A detecção dos mini buracos negros que indicaria a existência de dimensões extras, iria apoiar a teoria das cordas e modelos relacionados que preveem a existência de dimensões extras, bem como universos paralelos.

"Normalmente, quando as pessoas pensam do multiverso, pensam na interpretação de muitos mundos da mecânica quântica, em que todas as possibilidades se atualizam", disse Faizal. "Isso não pode ser testado e por isso é filosofia e não ciência. Este não é o que queremos dizer com universos paralelos. O que queremos dizer é universos reais em dimensões extras. Como a gravidade pode fluir para fora do nosso universo para as dimensões extras, tal modelo pode ser testado pela detecção de mini-buracos negros no LHC. Nós calculamos a energia em que esperamos para detectar esses buracos negros na gravidade "arco-íris" (uma nova teoria). Se nós detectarmos esses mini-buracos negros como esta energia, saberemos que tanto as dimensões extras, quanto a gravidade arco-íris estão corretas. "

A busca continua

De certa forma, essa idéia não é nova. O LHC já foi tentando para detectar mini buracos negros, mas veio de mãos vazias. Isto é o que seria esperado se existem apenas quatro dimensões, uma vez que a energia necessária para produzir buracos negros em quatro dimensões seria muito maior (10^19 GeV) do que a energia que pode ser obtida no LHC (14 TeV).

No entanto, se existem dimensões extras, pensa-se que eles iriam reduzir a energia necessária para produzir buracos negros a níveis que que o LHC pode alcançar. Como Faizal explicou, isso acontece porque a gravidade em nosso universo de alguma forma pode fluir para as dimensões extras. Como o LHC até agora não detectou mini-buracos negros, parece que as dimensões extras não existem, pelo menos não na escala de energia, que foi testado. Por extensão, os resultados não suportam a teoria das cordas ou universos paralelos, quer.

Em seu artigo, Ali, Faizal, e Khalil oferecer uma interpretação diferente para o porquê mini buracos negros não foram detectados no LHC. Eles sugerem que o atual modelo de gravidade que foi utilizado para prever o nível de energia necessário para a produção de buraco negro não é muito preciso, pois não leva em conta os efeitos quânticos.

De acordo com a teoria geral da relatividade de Einstein, a gravidade pode ser pensado como a curvatura do espaço e do tempo. No entanto, aqui os cientistas apontam que esta geometria do espaço e do tempo responsável pela gravidade fica deformada na escala de Planck. Eles usaram a nova teoria da gravidade arco-iris para explicar essa modificação da geometria do espaço e do tempo perto da escala de Planck, onde os mini buracos negros são previstos para existirem.

Usando a gravidade arco-íris, os cientistas descobriram que um pouco mais de energia é necessária para produzir mini-buracos negros no LHC do que se pensava anteriormente. Até agora, o LHC tem procurado mini-buracos negros em níveis de energia abaixo de 5,3 TeV. De acordo com o arco-íris da gravidade, esta energia é muito baixa. Em vez disso, o modelo prevê que os buracos negros podem se formar em níveis de energia de, pelo menos, 9,5 TeV em seis dimensões e 11,9 TeV em 10 dimensões. Uma vez que o LHC foi projetado para atingir 14 TeV em futuras execuções, essas necessidades energéticas previstas para a produção de buraco negro deve ser acessível.

Muitas interpretações

Se mini-buracos negros são detectados no LHC, então seria, sem dúvida, apoiar várias ideias: universos paralelos, dimensões extras, a teoria das cordas , e arco-íris-de gravidade com estes dois últimos com implicações para uma teoria da gravidade quântica. Mais obviamente, um resultado positivo seria apoiar a existência de mini próprios buracos negros.

"Se mini-buracos negros são detectados no LHC a energias previstas, não só ele vai provar a existência de dimensões extras e, por extensão universos paralelos, mas  também irá resolver o famoso paradoxo de informação em buracos negros", disse Ali. Resolvendo o paradoxo, é possível porque, no modelo do arco-íris da gravidade, mini buracos negros têm um raio mínimo abaixo do qual não podem encolher.

No entanto, se os buracos negros não são detectados, os cientistas terão de reexaminar a sua compreensão dessas idéias.

"Se os buracos negros não são detectados nos preditos níveis de energia, isso significaria uma das três possibilidades ", explica Khalil. "Um, dimensões extras não existem. Dois, elas existem, mas são menores do que o esperado. Ou três, os parâmetros da gravidade arco-íris precisa ser modificado. "

No mundo da física teórica, nunca há apenas uma interpretação, e o mesmo vale para esse problema. Remo Garattini, Professor de Física da Universidade de Bergamo, usou a gravidade arco-íris em seu trabalho sobre regulação de  divergências ultravioletas, que têm atormentado os modelos de gravidade quântica. Embora ele seja simpático para muitas das idéias da gravidade arco-íris, ele ressalta que o artigo atual conta com apenas uma proposta, que utiliza uma equação que não elimina as divergências.

"Eu acho que o artigo é interessante, mas temos que ter cuidado para extrapolar resultados  globais usando apenas uma proposta para as funções do arco-íris ", disse Garattini.

"O trabalho é interessante, mas como muitas outras aplicações da gravidade do arco-íris, que não depende de forma crucial as funções escolhidos da teoria", disse Magueijo. "Ainda assim, eu acho que esse trabalho poderia ser um passo importante na limitação essas funções livres."

Fonte: Phys.org

Mais informações: Ahmed Ali Farag, Mir Faizal, Mohammed M. Khalil. "A ausência de buracos negros no LHC devido ao arco-íris da gravidade." Physics Letters B DOI:. 10.1016 / j.physletb.2015.02.065