O vácuo é mais complicado do que podemos pensar - de acordo com a física quântica. © TU Wien
É possível emprestar energia do espaço vazio? E se sim, temos que devolvê-lo? Valores de energia menores que zero são permitidos - pelo menos dentro de certos limites.
Uma equipe internacional de pesquisadores da TU Viena, da Université libre de Bruxelles (Bélgica) e do IIT Kanpur (Índia) agora investigou em que medida a energia negativa é possível. Acontece que não importa que teorias quânticas sejam consideradas, não importa que simetrias sejam mantidas no universo, sempre existem certos limites para "emprestar" energia.
Localmente, a energia pode ser menor que zero, mas, como o dinheiro emprestado de um banco, essa energia deve ser "devolvida" no final.
Energia é uma quantidade que deve sempre ser positiva - pelo menos é o que nossa intuição nos diz. Se cada partícula é removida de um determinado volume até não sobrar nada que possa transportar energia, então um limite foi atingido. Ou tem? Ainda é possível extrair energia mesmo do espaço vazio?
A física quântica mostrou repetidas vezes que contradiz nossa intuição - e isso também é verdade neste caso. Sob certas condições, energias negativas são permitidas, pelo menos em um certo intervalo de espaço e tempo.
"Na teoria da relatividade geral, geralmente assumimos que a energia é maior que zero, em todos os momentos e em qualquer lugar do universo", diz o professor Daniel Grumiller, do Instituto de Física Teórica da TU Wien (Viena), em um comunicado de imprensa .
Isso tem uma consequência muito importante para a gravidade: a energia está ligada à massa através da fórmula E = mc². Energia negativa, portanto, também significaria massa negativa. Massas positivas se atraem, mas com uma massa negativa, a gravidade pode repentinamente se tornar uma força repulsiva.
A teoria quântica, no entanto, permite energia negativa. "De acordo com a física quântica, é possível emprestar energia de um vácuo em um determinado local, como dinheiro de um banco", diz Daniel Grumiller. “Durante muito tempo, não sabíamos o valor máximo desse tipo de crédito energético e as possíveis taxas de juros a serem pagas. Várias suposições sobre esse "interesse" (conhecidas na literatura como "Quantum Interest") foram publicadas, mas nenhum resultado abrangente foi acordado.
A chamada "Condição de Energia Nula Quântica" (QNEC), que foi comprovada em 2017, prescreve certos limites para o "empréstimo" de energia, vinculando a teoria da relatividade e a física quântica: uma energia menor que zero é, portanto, permitida, mas apenas em um certo intervalo e apenas por um certo tempo. A quantidade de energia que pode ser emprestada do vácuo antes que o limite de crédito energético se esgote depende de uma quantidade física quântica, a chamada entropia de entrelaçamento.
"Em certo sentido, a entropia de entrelaçamento é uma medida de quão fortemente o comportamento de um sistema é governado pela física quântica", diz Daniel Grumiller.
"Se o emaranhamento quântico desempenha um papel crucial em algum momento do espaço, por exemplo, próximo à borda de um buraco negro, o fluxo de energia negativo pode ocorrer por um certo tempo, e energias negativas se tornam possíveis nessa região".
Grumiller agora conseguiu generalizar esses cálculos especiais junto com Max Riegler e Pulastya Parekh. Max Riegler concluiu sua dissertação no grupo de pesquisa de Daniel Grumiller na TU Wien e agora está trabalhando como pós-doutorado em Harvard. Pulastya Parekh, do IIT em Kanpur (Índia), foi convidada no Instituto Erwin Schrödinger e na TU Wien.
“Todas as considerações anteriores sempre se referiram a teorias quânticas que seguem as simetrias da Relatividade Especial. Mas agora conseguimos mostrar que essa conexão entre energia negativa e emaranhamento quântico é um fenômeno muito mais geral ”, diz Grumiller. As condições de energia que claramente proíbem a extração de quantidades infinitas de energia do vácuo são válidas para teorias quânticas muito diferentes, independentemente de simetrias.
Obviamente, isso não tem nada a ver com místicas “máquinas de sobre-unidade” que supostamente geram energia a partir do nada, pois são repetidamente apresentadas em círculos esotéricos.
“O fato de a natureza permitir energia menor que zero por um determinado período de tempo em um determinado local não significa que a lei de conservação de energia seja violada”, enfatiza Daniel Grumiller. "Para permitir fluxos de energia negativos em um determinado local, é preciso compensar fluxos de energia positivos nas imediações".
Mesmo que o assunto seja um pouco mais complicado do que se pensava anteriormente, a energia pode ser obtida do nada, mesmo que possa se tornar negativa. Os novos resultados da pesquisa agora impõem limites restritos à energia negativa, conectando-a com propriedades por excelência da mecânica quântica.
Pesquisa publicada na Physical Review Letters
Nenhum comentário:
Postar um comentário