Em 1919, o físico Theodor Kaluza levantou a hipótese de que dimensões extras poderiam resolver alguns problemas pendentes. problemas em física. E embora ainda não tenhamos encontrado nenhuma evidência de algo fora do nosso espaço-tempo quadridimensional normal, ainda existem muitas opções intrigantes que valem a pena explorar.
Um dos maiores enigmas que a física moderna enfrenta é o “problema da hierarquia”. Basicamente, a força de a gravidade é muito fraca. É bilhões e bilhões de vezes mais fraco do que qualquer outro forças fundamentaise não temos ideia do porquê.
Uma possibilidade estranha é que gravidade consegue fazer algo especial que as outras forças não fazem. Talvez existam mais dimensões do que o nosso espaço-tempo familiar – todas as outras forças estão presas ao espaço-tempo, mas a gravidade consegue espalhar-se por dimensões adicionais. Isso diluiria tanto a gravidade que a faria parecer fraca em nossa experiência cotidiana normal.
Mas isto abre uma questão importante: onde, exatamente, estão essas dimensões extras? Não sentimos, percebemos ou detectamos nenhuma liberdade extra de movimento. A única resposta é que as dimensões extras devem estar enroladas umas nas outras em escalas tão pequenas que não as notamos. Quando nos movemos no universo, estamos na verdade circunavegando todas essas dimensões enroladas trilhões de vezes, mesmo com os menores movimentos. Não percebemos e a vida continua normalmente.
Os teóricos das cordas há muito usam as ideias de dimensões extras para fazer sua teoria funcionar. Mas a capacidade de explicar a fraqueza da gravidade utiliza o mesmo conceito fundamental, sem arrastar teoria das cordas junto para o passeio. Para tornar a gravidade tão fraca como é, as dimensões extras devem ter aproximadamente um décimo de milímetro de diâmetro, o que é absolutamente enorme quando se trata de processos subatômicos. E a única razão pela qual não notamos dimensões extras tão grandes é que apenas a gravidade consegue experimentá-las.
Surpreendentemente, existem maneiras de examinar dimensões ocultas sem precisar acessá-las diretamente. Imagine enrolar um tubo de papel bem apertado e depois enviar uma partícula sem massa, como um fóton, pela borda do tubo. Essa partícula viajará longitudinalmente, mas também contornará a circunferência do tubo.
Se você olhar para o tubo de uma distância suficiente, não conseguirá ver sua dimensão enrolada. Você verá o fóton descendo, mas como parte de seu movimento ocorrerá em uma dimensão que não podemos ver, ele parecerá se mover mais lentamente que a luz. Mas as partículas que são mais lentas que a luz têm massa, o que significa que se os fotões pudessem aceder a dimensões adicionais, não seriam de todo desprovidos de massa.
Suspeitamos fortemente que a gravidade é transportada por partículas sem massa chamadas grávitons. Esses grávitons viajariam no velocidade da luzmas se pudessem acessar dimensões extras, pareceriam enormes. E devido às estranhas regras da mecânica quântica e à natureza ondulatória das partículas, veríamos na verdade uma variedade infinita de massas de grávitons.
Portanto, a chave para desbloquear dimensões extras é realizar experimentos com colisores de partículas de alta energia e ver se alguma partícula massiva semelhante ao gráviton aparece.
Mas apesar das pesquisas dos físicos, não encontramos nenhum. Isso não exclui dimensões extras, mas torna a ideia pouco atraente. Para se enquadrarem nas atuais restrições observacionais, as dimensões adicionais têm de ser muito, muito pequenas – muito mais pequenas do que o necessário para explicar a fraqueza da gravidade.
Mas pode haver uma maneira. Em 1999, os físicos Lisa Randall e Raman Sundrum ampliaram a ideia de dimensões extras. Em vez de torná-los planos, Randall e Sundrum permitiram que as dimensões extras tivessem curvatura. Esta flexibilidade permite que as dimensões sejam grandes o suficiente para explicar por que a gravidade é fraca, mas torna os grávitons indetectáveis para os aceleradores de partículas atuais.
Estas são boas e más notícias; permite que todo o esquema de dimensões extras resolva o problema de hierarquia enquanto evita as restrições experimentais atuais.
Portanto, embora seja uma ideia interessante, atualmente não é apoiada por nenhuma evidência. Mas ainda é divertido imaginar dimensões extras do universo escondidas à vista de todos.
