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Não, finalmente não encontramos evidências de um universo paralelo

O experimento ANITA encontrou raios cósmicos saindo da Antártida. Uma interpretação afirma 'universos paralelos', mas isso está certo?

Podemos imaginar um número muito grande de resultados possíveis que poderiam ter resultado das condições com as quais nosso Universo nasceu, e um número muito grande de resultados possíveis que poderiam ter ocorrido ao longo de nossa história cósmica à medida que as partículas interagem e o tempo passa. Se houvesse universos possíveis suficientes por aí, também seria possível que o mesmo conjunto de resultados acontecesse em vários lugares, levando ao cenário de universos paralelos infinitos. Infelizmente, só temos o único Universo que habitamos para observar. (Crédito: Jaime Salcido/Colaboração EAGLE)

Principais conclusões

• A ideia de Universos paralelos é incrivelmente sedutora, nos dando o sonho de um Universo onde os erros que cometemos em nossas vidas foram corrigidos por uma versão de nós que tomou melhores decisões.
• Há muito tempo um grampo da ficção científica, é possível que as observações científicas aqui na Terra possam fornecer evidências da existência de universos paralelos.
• No entanto, uma descoberta recente envolvendo raios cósmicos pelo experimento ANITA, apesar das alegações de alguns, não nos dá a evidência necessária para tirar essas conclusões espetaculares. Aqui está o porquê.

Para alguns de nós, a ideia de universos paralelos desperta nossos sonhos mais loucos. Se houver outros universos onde certos eventos tiveram resultados diferentes – onde apenas uma decisão crucial foi de maneira diferente – talvez possa haver alguma maneira de acessá-los. Talvez partículas, campos ou mesmo pessoas possam ser transportadas de um Universo para outro, permitindo-nos viver em um Universo que é melhor, de certa forma, que o nosso. Essas ideias têm uma base não apenas na ficção científica, mas também na física teórica, desde a infinidade de resultados possíveis da mecânica quântica até ideias relacionadas ao Multiverso.

Mas essas ideias têm algo a ver com a realidade observável e mensurável? Recentemente, surgiu uma reclamação afirmando que encontramos evidências de universos paralelos da Antena Transitória Impulsiva Antártica: ANITA . É verdade: o experimento encontrou evidências de partículas de raios cósmicos que são bastante difíceis de explicar usando apenas a física convencional. Mas saltar para a explicação mais fantástica, bizarra e revolucionária é absolutamente prematuro. Em todos os campos da ciência, temos que tomar muito cuidado para não nos enganarmos. Devemos nos esforçar para derrubar quaisquer hipóteses novas e selvagens e, em vez disso, garantir que as leis conhecidas da natureza não possam explicar o que estamos vendo.

A ciência é sobre ser apropriadamente cética e, quando adotamos essa abordagem, vemos que as evidências de um universo paralelo praticamente evaporam.

Uma ilustração de universos múltiplos e independentes, causalmente desconectados um do outro em um oceano cósmico em constante expansão, é uma representação da ideia de multiverso. (Crédito: Ozytive/domínio público)

Do ponto de vista da física, os universos paralelos são uma daquelas ideias intrigantes que capturam nossa imaginação e nos obrigam a considerar sua existência, mas, ao mesmo tempo, é uma ideia muito difícil de testar. Os universos paralelos surgiram primeiro no contexto da física quântica, que é notória por ter resultados imprevisíveis, mesmo que você saiba tudo o que é possível sobre como configurar seu sistema. Se você pegar um único elétron e atirá-lo através de uma fenda dupla, você só poderá saber as probabilidades de onde ele irá pousar; você não pode prever exatamente onde ele aparecerá.

Uma ideia notável - conhecida como a interpretação de muitos mundos da mecânica quântica – postula que todos os resultados que podem ocorrer realmente acontecem, mas apenas um resultado pode acontecer em cada universo. É preciso um número infinito de Universos paralelos para dar conta de todas as possibilidades, mas essa interpretação é tão válida quanto qualquer outra. Não há experimentos ou observações que o excluam.

A Interpretação de Muitos Mundos da mecânica quântica sustenta que existe um número infinito de Universos paralelos que existem, contendo todos os resultados possíveis de um sistema mecânico quântico, e que fazer uma observação simplesmente escolhe um caminho. Essa interpretação é filosoficamente interessante, mas pode não agregar nada de valor quando se trata de física real. ( Crédito : Christian Schirm/Wikimedia Commons)

Um segundo lugar onde universos paralelos surgem na física é de a ideia do Multiverso . Nosso universo observável começou há 13,8 bilhões de anos com o Big Bang quente, mas o próprio Big Bang não foi o começo. Uma fase muito diferente do Universo ocorreu anteriormente para se configurar e dar origem ao Big Bang: a inflação cosmológica. Quando e onde a inflação termina, ocorre um Big Bang.

Mas a inflação não acaba em todos os lugares ao mesmo tempo, e os lugares onde a inflação não acaba continuam a inflar, dando origem a mais espaço e mais potenciais Big Bangs. Uma vez que a inflação começa, de fato, é praticamente impossível impedir que a inflação ocorra perpetuamente, pelo menos em algum lugar. Conforme o tempo passa, mais Big Bangs – todos desconectados uns dos outros – ocorrem, dando origem a um número incontável de Universos independentes: um Multiverso.

Enquanto muitos Universos independentes estão previstos para serem criados em um espaço-tempo inflado, a inflação nunca termina em todos os lugares ao mesmo tempo, mas apenas em áreas distintas e independentes separadas por um espaço que continua a inflar. É daí que vem a motivação científica para um Multiverso e por que dois Universos nunca colidirão. Simplesmente não há Universos suficientes criados pela inflação para manter todos os resultados quânticos possíveis devido às interações de partículas dentro de um Universo individual. (Crédito: MUSTAFABULENT / Adobe Stock)

O grande problema para essas duas ideias é que não há como testar ou restringir a previsão desses universos paralelos. Afinal, se estamos presos em nosso próprio Universo, como podemos esperar acessar outro? Temos nossas próprias leis da física, mas elas vêm com uma série de quantidades que são sempre conservadas.

As partículas não simplesmente aparecem, desaparecem ou se transformam; eles só podem interagir com outros quanta de matéria e energia, e os resultados dessas interações são igualmente governados pelas leis da física.

Em todos os experimentos que já realizamos, todas as observações que já registramos e todas as medições já feitas, nunca descobrimos uma interação que exija a existência de algo além do nosso próprio Universo isolado para explicar.

O Modelo Padrão da física de partículas é responsável por três das quatro forças (exceto a gravidade), o conjunto completo de partículas descobertas e todas as suas interações. Se existem partículas e/ou interações adicionais que podem ser descobertas com colisores que podemos construir na Terra é um assunto discutível, mas ainda existem muitos quebra-cabeças que permanecem sem resposta, como a ausência observada de forte violação de CP, com o Modelo Padrão em sua Forma Atual. ( Crédito : Projeto de Educação Física Contemporânea/CPEP, DOE/NSF/LBNL)

Mas de acordo com os vários relatórios sobre as descobertas inesperadas do experimento ANITA, você pode ter lido que cientistas na Antártida descobriram evidências da existência de Universos paralelos. Se isso fosse verdade, seria absolutamente revolucionário. É uma afirmação grandiosa que nos mostraria que o Universo como o concebemos atualmente é inadequado, e há muito mais para aprender e descobrir do que jamais pensamos ser possível.

Não apenas esses outros Universos estariam lá fora, mas a matéria e a energia deles teriam a capacidade de cruzar e interagir com a matéria e a energia em nosso próprio Universo. Talvez, se essa afirmação estivesse correta, alguns de nossos sonhos de ficção científica mais loucos seriam possíveis. Talvez você possa viajar para um Universo:

• Onde você escolheu o trabalho no exterior em vez daquele que o manteve em seu país?
• Onde você enfrentou o valentão em vez de se deixar tirar vantagem?
• Onde você beijou aquele que escapou no final da noite, em vez de deixá-los ir?
• Ou onde o evento de vida ou morte que você ou seu ente querido enfrentou em algum momento do passado teve um resultado diferente?

Uma representação dos diferentes mundos paralelos que podem existir em outros bolsões do multiverso. (Crédito: Pixabay/domínio público)

Então, qual foi a evidência notável que demonstra a existência de um universo paralelo? Que observação ou medida foi feita que nos trouxe a esta conclusão notável e inesperada?

O experimento ANITA (ANTarctic Impulsive Transient Antenna) - um experimento de balão que é sensível a ondas de rádio - detectou ondas de rádio de um conjunto específico de energias e direções vindas de baixo do gelo da Antártida.

Isso é bom; é o que o experimento foi projetado para fazer! Tanto na teoria quanto na prática, temos todos os tipos de partículas cósmicas viajando pelo espaço, incluindo o neutrino fantasmagórico. Enquanto muitos dos neutrinos que passam por nós vêm do Sol, das estrelas ou do Big Bang, alguns deles vêm de fontes astrofísicas colossais como pulsares, buracos negros, supernovas ou até objetos misteriosos e não identificados.

Os pesquisadores se preparam para lançar o experimento Antena Impulsiva Transiente Antártica (ANITA), que captou sinais de partículas aparentemente impossíveis enquanto pendia de seu balão sobre a Antártida. ( Crédito : NASA)

Esses neutrinos também vêm em uma variedade de energias, sendo as mais energéticas (sem surpresa) as mais raras e, para muitos físicos, as mais interessantes. Os neutrinos são principalmente invisíveis à matéria normal – você teria que passar um neutrino astrofísico típico por cerca de um ano-luz de chumbo para ter uma chance de 50/50 de parar um – para que eles possam vir de qualquer direção de forma realista.

No entanto, a maioria dos neutrinos de alta energia que vemos não são produzidos de longe, mas são produzidos quando outras partículas cósmicas (também de energias extremamente altas) atingem a atmosfera superior, produzindo cascatas de partículas que também resultam em neutrinos. Alguns desses neutrinos passarão quase completamente pela Terra, interagindo apenas com as camadas finais da crosta terrestre (ou gelo), onde podem produzir um sinal ao qual nossos detectores são sensíveis.

Embora as chuvas de raios cósmicos sejam comuns de partículas de alta energia, são principalmente os múons que chegam à superfície da Terra, onde são detectáveis ​​​​com a configuração correta. Neutrinos também são produzidos, alguns dos quais podem passar pela Terra, mas esta explicação para o sinal ANITA não é tão convincente quanto algumas das possibilidades mais mundanas. ( Crédito : Alberto Esquerda; Francisco Barradas sozinho)

Os raros eventos que a ANITA viu eram consistentes com um neutrino subindo pela Terra e produzindo ondas de rádio, mas em energias que deveriam ser tão altas que a passagem desinibida pela Terra não seria possível. Então, agora, temos que colocar nossos óculos céticos e fazer algumas perguntas importantes sobre o quão seriamente devemos levar essas observações.

1. Quantos eventos como este eles viram? Eles viram um total de três desses eventos. Apenas três.
2. Eles tinham que ter vindo através da Terra? Não. Os dois primeiros poderiam ter sido neutrinos tau normais (um dos três tipos de neutrinos permitidos) em vez de neutrinos que passaram por toda a Terra, enquanto o terceiro pode ter sido apenas parte do fundo experimental .
3. Temos confirmação do IceCube, o outro detector de neutrinos maior na Antártida? Esta seria a questão crítica, já que um experimento mais sensível deveria ter visto um sinal ainda mais convincente do que o ANITA. Como se vê, a existência do IceCube é uma evidência extraordinária que desfavorece a noção de que esses neutrinos vieram através da Terra. Se os neutrinos tau de alta energia estiverem passando regularmente pela Terra (e pelo gelo da Antártida), o IceCube definitivamente teria visto um sinal. E, inequivocamente, eles não têm .

Quando um neutrino interage no gelo antártico claro, produz partículas secundárias que deixam um rastro de luz azul enquanto viajam pelo detector IceCube. A falta de neutrinos tau de alta energia vistos pelo IceCube efetivamente exclui a origem astrofísica do que quer que tenha criado as ondas de rádio que ANITA viu. ( Crédito : Nicolle Rager Fuller / NSF / IceCube)

Cientificamente, isso significa que:

• ANITA viu sinais de rádio que não conseguia explicar,
• sua hipótese principal era que os neutrinos tau de alta energia estão viajando para cima através da Terra,
• e essa hipótese foi refutada por observações do IceCube,
• nos ensinando que não há nenhuma fonte pontual astrofísica por aí que esteja criando as partículas que ANITA está vendo indiretamente.

Então, onde, em tudo isso, entram os Universos paralelos?

Porque havia apenas três explicações para o que ANITA viu.

• Ou havia uma fonte astrofísica para essas partículas,
• ou há uma falha no detector ou na interpretação dos dados do detector,
• ou algo muito exótico, notável e além do Modelo Padrão (conhecido como violação de CPT) está acontecendo.

Algum ciência muito boa descartou a primeira opção (em janeiro de 2020), o que significa que é quase certamente a segunda opção. O terceiro? Bem, se nosso Universo não pode violar a CPT , talvez isso venha de um universo paralelo onde o CPT é invertido : uma explicação tão improvável quanto mal fundamentada.

Este diagrama mostra as diferentes maneiras pelas quais os sinais podem alcançar o ANITA enquanto o dispositivo flutua sobre a Antártida pendurado em seu balão. Simplesmente, um raio cósmico refletido poderia ser facilmente confundido com um neutrino cósmico que viajou pela Terra e decaiu pouco antes de ser detectado pela ANITA. ( Crédito : Colaboração ANITA/NASA)

Na verdade, de volta abril de 2020 , o físico Ian Shoemaker criou uma explicação espetacular, mas mundana para o que ANITA viu: raios cósmicos de energia ultra-alta poderiam simplesmente ter refletido em certos tipos de gelo na ou perto da superfície da Antártida, criando a ilusão de que essas partículas viajaram pela Terra da perspectiva de ANITA. Lembre-se: na ciência, devemos sempre descartar todas as explicações convencionais que não envolvem nova física antes de recorrer a uma explicação inovadora. Ao longo da última década, foram feitas várias alegações notáveis ​​que se desintegraram após uma investigação mais aprofundada. Neutrinos não viajam mais rápido que a luz; não encontramos matéria escura ou neutrinos estéreis; a fusão a frio não é real; o motor sem reação impossível foi um fracasso.

Há uma história notável aqui que é toda sobre boa ciência. Um experimento (ANITA) viu algo inesperado e publicou seus resultados. Um experimento muito melhor (IceCube) o seguiu e descartou sua interpretação principal. Isso sugeria fortemente que algo estava errado com o primeiro experimento, e explicações completamente mundanas envolvendo nenhuma nova física poderiam explicar totalmente o conjunto completo do que vimos. Como sempre, conduzir mais ciência nos ajudará a descobrir o que realmente está ocorrendo. Por enquanto, com base nas evidências científicas que temos, os Universos paralelos terão que permanecer um sonho exclusivamente confinado ao reino da especulação e da ficção científica.

Neste artigo Espaço e Astrofísica

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