Um dos maiores mistérios da física moderna pode ter ganhado uma nova explicação. Pesquisadores da Universidade de Brown propuseram uma teoria que pode ajudar a resolver o problema da constante cosmológica, um enigma que desafia cientistas há décadas e está ligado ao chamado "maior erro" de Albert Einstein.

Os resultados foram publicados na revista científica Physical Review Letters e indicam que uma característica matemática do próprio espaço-tempo pode impedir que a energia do vácuo alcance os valores extremos previstos pela física quântica.

O que é a constante cosmológica de Einstein?

A constante cosmológica foi introduzida por Albert Einstein em suas equações da relatividade geral para descrever um efeito repulsivo capaz de manter o Universo estático.

Depois que a expansão do Universo foi descoberta, Einstein abandonou a ideia. Décadas mais tarde, porém, observações mostraram que a expansão cósmica não apenas continua acontecendo, mas está acelerando. Nesse contexto, a constante cosmológica voltou ao centro da cosmologia moderna.

O enigma que intriga os físicos há décadas

Segundo a teoria quântica de campos, o espaço vazio não é realmente vazio. Ele é preenchido por flutuações quânticas que surgem e desaparecem constantemente.

Essas flutuações deveriam gerar uma quantidade colossal de energia no vácuo. Como essa energia está ligada à constante cosmológica, os cálculos indicam que seu valor deveria ser imensamente maior do que o observado.

Se essas previsões estivessem corretas, o Universo teria se expandido tão rapidamente que galáxias, estrelas, planetas e até a vida dificilmente teriam se formado.

A discrepância entre teoria e observação é considerada um dos maiores problemas não resolvidos da física.

A ligação inesperada com um fenômeno quântico

Para investigar a questão, os pesquisadores analisaram uma abordagem de gravidade quântica chamada estado de Chern-Simons-Kodama.

Eles descobriram que a matemática dessa teoria apresenta semelhanças com o chamado Quantum Hall Effect, um fenômeno observado em materiais submetidos a temperaturas extremamente baixas e campos magnéticos intensos.

Nesse sistema, determinadas propriedades elétricas permanecem estáveis mesmo diante de imperfeições do material. Essa robustez surge graças à topologia, um ramo da matemática que estuda propriedades geométricas profundas de um sistema.

Como a topologia pode proteger o Universo

Segundo os autores, algo semelhante pode acontecer com a constante cosmológica. A ideia é que a própria estrutura topológica do espaço-tempo funcione como um mecanismo de proteção contra as flutuações quânticas que deveriam aumentar drasticamente o valor da constante.

Em vez de crescer indefinidamente, ela permaneceria limitada a determinados valores permitidos pela geometria fundamental do Universo.

Os pesquisadores argumentam que essa proteção topológica seria análoga ao que ocorre no efeito Hall quântico, onde certas propriedades permanecem praticamente inalteradas mesmo quando o sistema sofre perturbações.