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Dicas da 4ª dimensão foram detectadas por físicos

Como seria experimentar os 4^ºdimensão?

Os pesquisadores detectaram um fenômeno físico em quatro dimensões espaciais com dois experimentos diferentes.

Dois experimentos diferentes mostram indícios de uma 4ª dimensão espacial. Crédito: Grupo Zilberberg / ETH Zürich

Os físicos compreenderam, pelo menos teoricamente, que pode haver dimensões superiores, além das nossas três normais. A primeira pista veio em 1905, quando Einstein desenvolveu seu teoria da relatividade especial . Claro, por dimensões, estamos falando de comprimento, largura e altura. De um modo geral, quando falamos sobre uma quarta dimensão, ela é considerada espaço-tempo. Mas aqui, os físicos querem dizer uma dimensão espacial além dos três normais, não um universo paralelo, como tais dimensões são confundidas em programas populares de ficção científica.

Mesmo se houver outras dimensões em algum lugar do nosso universo ou em outros, se viajarmos para um lugar que as inclua, os cientistas não têm tanta certeza de que poderíamos experimentá-las. Nossos cérebros podem ser incapazes. Matematicamente, podemos descrever os 4^ºdimensão, mas podemos nunca experimentá-lo no reino físico .

Mesmo assim, isso não nos impediu de procurar evidências de dimensões superiores. Um modelo que nos ajuda a concebê-lo mais facilmente e a entendê-lo melhor é um tesserato ou hipercubo. Este é um cubo dentro de um cubo. Embora seja uma metáfora útil, ela não existe realmente no mundo real. Então, como os cientistas podem realmente detectar os 4^ºdimensão? Duas equipes de pesquisa separadas, uma nos Estados Unidos e outra na Europa, concluíram experimentos duplos, para fazer exatamente isso.

Ambos foram experimentos 2D que sugeriam um mundo 4D, utilizando um fenômeno conhecido como efeito Hall quântico. O efeito Hall é quando você tem um material eletricamente condutor, digamos uma folha de metal ou um fio, através do qual você passa a corrente. Os elétrons se movem em uma direção. Coloque um campo magnético perpendicular ao material e, em vez dos elétrons, são desviados para a esquerda ou direita, pelo que é chamado de força de Lorentz.

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Encontre uma boa explicação do efeito Hall e do efeito Hall quântico aqui:

O resultado do efeito Hall é que elétrons ficam presos em um sistema 2D . Eles só podem se mover em duas direções. O efeito Hall quântico ocorre no nível quântico, seja quando o material está em temperaturas muito baixas, ou está sujeito a um campo magnético muito forte. Aqui, uma coisa adicional acontece. A tensão não aumenta normalmente, mas em vez disso, pula em etapas. De restringindo elétrons com o efeito Hall quântico , você também pode medi-los.

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Siga a matemática e você perceberá que o efeito Hall quântico também é detectável em um sistema 4D. O professor Mikael Rechtsman, da Penn State University, fez parte da equipe americana. Ele disse Gizmodo , 'Fisicamente, não temos um sistema espacial 4D, mas podemos acessar a física quântica Hall 4D usando este sistema de dimensão inferior porque o sistema de dimensão superior é codificado na complexidade da estrutura.'

Nós mesmos, como objetos 3D, projetamos uma sombra 2D. Um objeto 4D deve então projetar uma sombra 3D. Podemos aprender algo sobre um objeto 3D estudando sua sombra. Portanto, é lógico que também podemos obter conhecimento sobre um objeto 4D a partir de sua sombra 3D. Ambas as equipes nesses experimentos fizeram algo desse tipo. Eles usaram lasers para ter um vislumbre dos 4^ºdimensão. Os resultados de cada experimento foram publicados em dois relatórios , ambos no jornal Natureza .

No experimento europeu, os cientistas pegaram o elemento rubídio e o resfriaram até o zero absoluto. Em seguida, eles aprisionaram átomos dentro de uma rede de lasers, criando o que os pesquisadores descrevem como 'um cristal de luz semelhante a uma caixa de ovo'. Em seguida, eles introduziram mais lasers para excitar os átomos, criando o que é conhecido como uma 'bomba de carga' quântica. Embora os próprios átomos não tenham carga, aqui eles simularam o transporte de cargas elétricas. Variações sutis nos movimentos dos átomos coincidiram com a forma como o efeito Hall quântico atuaria no 4^ºdimensão.

Para ouvir uma explicação da 4ª dimensão usando um videogame, clique aqui:

No experimento dos EUA, o vidro foi usado para controlar o fluxo de luz laser no sistema. Era basicamente um prisma de vidro retangular com uma série de canais dentro dele, que parecia uma série de cabos de fibra ótica presos dentro, percorrendo o comprimento da caixa e terminando em ambas as extremidades. Os pesquisadores conseguiram manipular a luz usando esses canais como guias de onda, para fazê-la agir como um campo elétrico. Quando a luz saltou de bordas opostas para os cantos, os pesquisadores sabiam que haviam observado o efeito Hall quântico, como ocorreria em um sistema 4D.

Cientistas da ETH Zürich, uma universidade da Suíça, conduziram o experimento europeu. O pesquisador Oded Zilberberg estava entre eles. Ele disse que antes desses experimentos, observando ações que ocorrem nos 4^ºdimensão parecia mais ficção científica.

“No momento, esses experimentos ainda estão longe de qualquer aplicação útil”, disse ele. Ainda assim, a física no 4^ºdimensão pode estar influenciando nosso mundo 3D. Quanto às aplicações, Rechtsman disse: 'Talvez possamos criar uma nova física na dimensão superior e, então, projetar dispositivos que aproveitem a física dimensional superior em dimensões inferiores.'

Nesses experimentos, os fótons e elétrons não interagiram. No próximo capítulo, os cientistas acreditam que pode ser interessante ver o que acontece quando isso acontece. Rechtsman afirma que poderíamos obter uma melhor compreensão das fases da matéria investigando os 4^ºdimensão. Digamos que tenhamos uma compreensão saudável disso, esse é o fim? Certamente não. Os físicos teóricos acreditam pode haver até 11 dimensões.