A Teoria da Relatividade Especial de Einstein já diz: não há nada mais rápido do que a luz. Essa regra da física indica que quanto mais rápido um objeto se desloca, mais próximo ele fica de sua perspectiva do tempo até paralisar.

Se o objeto se desloca ainda mais rápido, haverá problemas de reversão do tempo, chegando até a bagunçar as noções da causalidade. Contudo, pesquisadores da Universidade de Varsóvia, na Polônia, e da Universidade Nacional de Singapura ultrapassaram os limites da relatividade.

No estudo – publicado na Classical and Quantum Gravity -, eles fizeram isso para criar sistema que não conflita com a física como a conhecemos e pode até mesmo apontar o caminho para novas teorias.

Os que os cientistas estão trazendo é uma “extensão da relatividade especial”, que combina as três dimensões com uma única dimensão espacial (“espaço-tempo 1 + 3”), em contraste às três dimensões espaciais e uma dimensão temporal às quais estamos acostumados.

Em vez de criar quaisquer maiores inconsistências lógicas, o novo estudo traz mais evidências para retomar a ideia de que objetos talvez sejam capazes de irem mais rápidos do que a luz sem quebrar completamente nossas leis da física atuais.

“Não há razão fundamental para que os observadores que se movem em relação aos sistemas físicos descritos com velocidades superiores à velocidade da luz não devam estar sujeitos a ela”, afirma o físico Andrzej Dragan, da Universidade de Varsóvia.

Este novo estudo se baseia em trabalhos anteriores de alguns dos mesmos pesquisadores, que postulam que as perspectivas superluminais podem ajudar a unir a mecânica quântica com a Teoria Especial da Relatividade de Einstein – dois ramos da física que atualmente não podem ser reconciliados em uma única teoria abrangente que descreve a gravidade da mesma forma explicamos outras forças.

Imagem: Petar Bogdanov/Shutterstock

As partículas não podem mais ser modeladas como objetos pontuais sob esta estrutura, como poderíamos na perspectiva 3D (mais tempo) mais mundana do Universo.

Em vez disso, para entender o que os observadores podem ver e como uma partícula superluminal pode se comportar, precisaríamos recorrer aos tipos de teorias de campo que sustentam a física quântica.

Com base nesse novo modelo, os objetos superluminais pareceriam uma partícula se expandindo como bolha no espaço – não muito diferente de uma onda em um campo. O objeto de alta velocidade, por outro lado, “experimentaria” várias linhas de tempo diferentes.

Mesmo assim, a velocidade da luz no vácuo permaneceria constante mesmo para os observadores que viajam mais rápido que ela, o que preserva um dos princípios fundamentais de Einstein – princípio que antes só era pensado em relação a observadores indo mais devagar que a velocidade da luz (ou seja, todos nós).

“Esta nova definição preserva o postulado de constância da velocidade da luz no vácuo de Einstein, mesmo para observadores superluminais”, diz Dragan. “Portanto, nossa relatividade especial estendida não parece uma ideia particularmente extravagante.”

No entanto, os pesquisadores reconhecem que a mudança para um modelo de espaço-tempo 1 + 3 levanta algumas novas questões, mesmo que responda a outras. Eles sugerem ser necessário estender a Teoria da Relatividade Especial para incorporar quadros de referência mais rápidos que a luz.

Isso pode envolver o empréstimo da teoria quântica de campos: uma combinação de conceitos da relatividade especial, mecânica quântica e teoria clássica de campos (que visa prever como os campos físicos vão interagir entre si).

Se os físicos estiverem certos, todas as partículas do Universo teriam propriedades extraordinárias na relatividade especial estendida. Uma das questões levantadas pela pesquisa é se seríamos ou não capazes de observar esse comportamento estendido – mas responder a isso exigirá muito mais tempo e muito mais cientistas.

“A mera descoberta experimental de nova partícula fundamental é uma façanha digna do Prêmio Nobel e viável em uma grande equipe de pesquisa usando as mais recentes técnicas experimentais”, diz o físico Krzysztof Turzyński, da Universidade de Varsóvia.

“No entanto, esperamos aplicar nossos resultados para melhor compreensão do fenômeno da quebra espontânea de simetria associada à massa da partícula de Higgs e outras partículas do Modelo Padrão, especialmente no início do Universo.”

Com informações de Science Alert

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