Um par de físicos japoneses desenvolveu um novo método para sondar a peculiar efervescência de partículas que geralmente conhecemos como energia do vácuo, ou a energia embutida do espaço vazio. A técnica mede um efeito de vácuo conhecido como espalhamento de Delbrück e pode permitir testes sensíveis da teoria da eletrodinâmica quântica. O trabalho da dupla é descrito esta semana nas Cartas de Revisão Física.
O que queremos dizer com energia do vácuo? Um dos grandes impulsos da física quântica - talvez o maior, até mesmo - é que não há nada. A natureza realmente abomina fundamentalmente o vácuo e essa aversão nos diz como o universo terminará. O que não é nada, ou tão bom (escuro, frio) quanto nada.
Geralmente, esta é a noção de energia do vácuo. Se pegarmos um pequeno cubo de espaço e (de alguma forma) removermos toda a matéria e energia dele, ainda restará um pouco. Não há nada que possamos fazer sobre isso - simplesmente não há zero a ser encontrado no vazio. Em termos gerais, isso é uma consequência da regra da incerteza do universo, que limita o que podemos saber simultaneamente de certas propriedades das partículas. Se não posso, digamos, saber perfeitamente tanto a posição quanto o momento (velocidade mais direção) de uma partícula, se segue que não posso dizer que algum pedaço de espaço está vazio porque isso é conhecimento demais (certo demais).
Isso soa um pouco abstrato, mas essa proibição do zero perfeito tem uma manifestação física. Esta é a noção de partículas virtuais. Basicamente, porque o universo não pode apenas lidar com algum vazio, ele está girando perpetuamente pares de partículas/antipartículas como um perpétuo jitter de baixo nível. Estas são partículas reais com energia real, mas não precisamos nos preocupar muito com elas porque elas se aniquilam geralmente imediatamente.
O fenômeno pode ser visto na Efeito Casimiro . Se você pegar algumas placas de metal e mantê-las bem juntas, descobrirá que as forças de vácuo que atuam entre as placas são menores do que aquelas que atuam do lado de fora das placas, porque você restringiu os possíveis comprimentos de onda das partículas virtuais em a lacuna. O resultado é uma leve força atrativa entre as duas placas.
Isso nos leva à nova pesquisa. À medida que as partículas 'reais' recebidas, os raios gama em particular, encontram um campo de partículas virtuais, como aquelas que se reúnem em torno de um núcleo atômico, há um efeito de dispersão. Eles saltam disso. Este efeito é conhecido como espalhamento de Delbrück.
Se pudéssemos obter algumas medidas realmente boas dessa forma de espalhamento, poderíamos aprender algumas coisas novas sobre a eletrodinâmica quântica, ou os processos pelos quais a luz e a matéria interagem. Essas coisas novas podem até apontar para uma 'nova física', ou física além do dossiê atual de partículas e forças conhecidas. O problema é que esse tipo de espalhamento ocorre em conjunto com três outras formas de espalhamento, então é difícil distinguir de todo o ruído.
A solução que os pesquisadores encontraram é uma combinação de ajustes, principalmente na polarização dos raios gama que chegam (as partículas a serem espalhadas). Polarize fótons com a energia certa da maneira certa e, em seguida, exploda o campo no ângulo certo e podemos obter um efeito de espalhamento cerca de duas vezes maior do que os outros efeitos de espalhamento simultâneos. Para novas observações usando esse método, eles prevêem uma precisão de 1% ao longo de 76 dias.
Estes ainda são apenas cálculos, no entanto. O próximo passo é a experimentação com a técnica e é aí que começaremos realmente a explorar o reino da nova física.