Dimensões ocultas podem explicar de onde vem a massa

Novos trabalhos teóricos sugerem que o comportamento fundamental da natureza poderia surgir diretamente da estrutura do espaço-tempo, apontando a geometria como a origem comum das interações físicas.

Dimensões Ocultas e Geometria SeteDimensional

Num artigo publicado em Física Nuclear Bo físico Richard Pincak e colaboradores examinam se as propriedades da matéria e das forças podem emergir da geometria de dimensões invisíveis além do espaço cotidiano.

A sua investigação propõe que o universo inclui dimensões adicionais que não são diretamente observáveis. Essas dimensões podem ser compactas e dobradas em formas complexas de sete dimensões chamadas G₂-variedades. Até agora, tais estruturas geométricas eram tipicamente tratadas como fixas e imutáveis. Em vez disso, o novo estudo explora o que acontece quando essas formas evoluem ao longo do tempo através de um processo matemático conhecido como G.₂-Fluxo Ricci, que altera gradativamente sua geometria interna.

Geometria torcida e estruturas estáveis

“Tal como nos sistemas orgânicos, como a torção do ADN ou a lateralidade dos aminoácidos, estas estruturas extradimensionais podem possuir torção, uma espécie de torção intrínseca”, explica Pincak. Esta torção introduz uma rotação incorporada na própria geometria.

Quando os investigadores modelaram como estas formas torcidas mudam ao longo do tempo, descobriram que a geometria pode naturalmente estabelecer-se em padrões estáveis ​​chamados sólitons. “Quando os deixamos evoluir no tempo, descobrimos que podem estabelecer-se em configurações estáveis ​​chamadas sólitons. Estes sólitons poderiam fornecer uma explicação puramente geométrica de fenómenos como a quebra espontânea de simetria.”

Repensando a Origem da Missa

No Modelo Padrão da física de partículas, a massa surge através de interações com o campo de Higgs, que dá peso a partículas como os bósons W e Z. A nova teoria sugere uma possibilidade diferente. Em vez de depender de um campo separado, a massa pode resultar da torção dentro da própria geometria extradimensional.

“Em nossa imagem”, diz Pincak, “a matéria emerge da resistência da própria geometria, não de um campo externo”. Nesta visão, a massa reflete como o espaço-tempo responde à sua própria estrutura interna, em vez da influência de um ingrediente físico adicionado.

Expansão Cósmica e uma Possível Nova Partícula

Os pesquisadores também conectam a torção geométrica à curvatura do espaço-tempo em grandes escalas. Esta relação poderia ajudar a explicar a constante cosmológica positiva associada à expansão acelerada do universo.

Além destas implicações cosmológicas, a equipe especula sobre a existência de uma partícula até então desconhecida ligada à torção, que eles chamam de “Torstone”. Se for real, poderá ser potencialmente detectado em experimentos futuros.

Ampliando a visão geométrica de Einstein

A ambição mais ampla do trabalho é levar ainda mais longe a ideia de Einstein. Se a gravidade surge da geometria, os autores perguntam se todas as forças fundamentais podem partilhar a mesma origem. Como diz Pincak: “A natureza muitas vezes prefere soluções simples. Talvez as massas dos bósons W e Z não venham do famoso campo de Higgs, mas diretamente da geometria do espaço de sete dimensões.”

O artigo publicado na revista Física Nuclear B.

A pesquisa foi apoiada pelo projeto R3 No.09I03-03-V04-00356.