Os investigadores teorizaram a existência de “quasicristais de espaço-tempo” – estruturas que combinam espaço e tempo num padrão não repetitivo, mas ordenado – sugerindo que estas formações poderiam sustentar a própria estrutura do universo. Embora anteriormente observado em materiais como meteoritos e detritos de testes atômicos, este conceito se estende além das três dimensões, chegando ao reino quadridimensional do espaço-tempo, conforme descrito pela teoria da relatividade de Einstein.
A Natureza dos Quasicristais
Os cristais tradicionais exibem uma repetição perfeita: um padrão que, quando deslocado, se alinha perfeitamente. Os quasicristais, entretanto, possuem ordem sem essa recorrência regular, uma característica descoberta pela primeira vez em materiais naturais e posteriormente sintetizada em laboratórios. O elemento novo aqui é estender este conceito ao próprio espaço-tempo.
Por que isso é importante: Os modelos padrão da física assumem que o espaço-tempo segue certas simetrias, como a simetria de Lorentz, o que significa que as leis da física não deveriam mudar para observadores em velocidades diferentes. Cristais e quasicristais regulares quebram essa simetria quando vistos de diferentes referenciais, mas os quasicristais do espaço-tempo poderiam oferecer uma estrutura que permanece consistente independentemente do movimento.
Fundamento Teórico e Simetria de Lorentz
Os modelos dos pesquisadores satisfazem a simetria de Lorentz construindo essas estruturas a partir de grades de dimensões superiores. Essas grades são cortadas em uma inclinação irracional – uma constante matemática como pi que não pode ser expressa como uma fração simples – garantindo que a fatia nunca cruze diretamente os pontos da grade. Esta não interseção cria o não padrão repetitivo que define um quasicristal.
Em essência: A geometria desses quasicristais do espaço-tempo pareceria idêntica à de observadores em repouso ou viajando próximos à velocidade da luz. Isto é crítico porque muitas leis fundamentais da física dependem da consistência das observações em diferentes referenciais.
Implicações para a gravidade quântica e a teoria das cordas
As implicações dessas estruturas teóricas estendem-se a outras áreas da física teórica. Os pesquisadores sugerem que os quasicristais do espaço-tempo poderiam fornecer uma estrutura para as teorias da gravidade quântica, que tentam reconciliar a mecânica quântica com a relatividade geral. Nas escalas menores, o espaço-tempo pode não ser uniforme, mas sim dividido em pontos discretos. Os quasicristais poderiam explicar como essa fragmentação respeita a simetria de Lorentz.
Além disso, os modelos cruzam-se com a teoria das cordas, que postula que o universo tem dez dimensões, mas apenas quatro são diretamente observáveis. Acredita-se que as outras seis dimensões estejam enroladas em escalas pequenas demais para serem detectadas. Esses quasicristais do espaço-tempo sugerem uma alternativa: que as dimensões observadas do universo são construídas a partir de uma estrutura de dimensão superior cortada em um ângulo irracional, criando a ilusão de espaço e tempo infinitos.
Status e pesquisas futuras
Os próprios pesquisadores reconhecem o trabalho como “incompleto”, indicando que se trata de uma exploração preliminar. No entanto, a elegância matemática do conceito despertou o interesse da comunidade física.
“É uma bela matemática”, diz Gregory Moore, da Rutgers University. “A física é altamente especulativa.”
Mais pesquisas serão necessárias para determinar se essas estruturas teóricas têm contrapartes no mundo real ou efeitos mensuráveis. No entanto, a proposição de quasicristais do espaço-tempo oferece uma nova maneira de considerar a natureza fundamental da realidade.
