Criar miniburacos negros é mais fácil do que se pensava

Um novo estudo aponta que criar buracos negros microscópicos usando aceleradores de partículas exige menos energia do que se pensava anteriormente – mas ainda assim, será difícil fabricá-los com a tecnologia atual.

Se os físicos conseguirem criar esses buracos negros na Terra, entretanto, poderiam provar a existência de dimensões extras no universo. E não se preocupe: eles não representarão qualquer risco para nós.

Miniburacos negros

Buracos negros possuem campos gravitacionais tão poderosos que nada pode escapar deles, nem mesmo a luz – daí seu nome.
Eles se formam normalmente quando os restos de uma estrela morta colapsam sob sua própria gravidade, “apertando” toda sua massa junta. Por conta disso, são massivos – e destrutivos.

Um buraco negro criado na Terra não seria massivo, entretanto. Os cientistas estão tentando criar “miniburacos negros”, de forma que eles simplesmente não teriam suficiente massa para causar qualquer dano.

LHC e buracos negros

Quando o acelerador de partículas mais poderoso do mundo, o Grande Colisor de Hádrons (LHC, na sigla em inglês), estava sendo produzido, cientistas se perguntaram se poderia se tornar uma “fábrica de buracos negros”, gerando um buraco negro tão frequentemente quanto a cada segundo.

Isso porque partículas viajam em alta velocidade ao redor dos 27 km do acelerador antes de colidirem para criar energias explosivas. No seu máximo, cada feixe de partículas do LHC dispara tanta energia quanto um trem de 400 toneladas viajando a cerca de 195 km/h.
Por mais assustador que possa parecer, se aceleradores de partículas na Terra pudessem gerar buracos negros, tais entidades infinitesimais não representariam risco para o planeta.

“O equívoco comum sobre um dos pequenos buracos negros que podem [teoricamente] se formar no LHC é que eles iriam engolir a Terra”, disse o pesquisador Frans Pretorius, físico teórico da Universidade de Princeton (EUA). “Com tanta confiança quanto podemos dizer qualquer coisa em ciência, isso é completamente impossível”.

Para começar, o físico teórico Stephen Hawking calcula que todos os buracos negros devem perder massa ao longo do tempo, por causa da chamada radiação Hawking.

Minúsculos buracos negros devem encolher através da evaporação mais rápido do que crescem engolindo matéria, morrendo dentro de uma fração de segundo, com certeza antes de poderem engolir qualquer quantidade significativa de matéria.

Mesmo se Hawking estiver errado e os buracos negros forem mais estáveis do que isso, os pequenos buracos negros não representariam qualquer perigo. Como são microscópicos e criados dentro de um acelerador de partículas, devem manter uma velocidade suficiente para escapar da gravidade da Terra. Mesmo se ficarem presos, são tão pequenos que seria preciso mais do que a idade atual do universo para que pudessem destruir sequer um miligrama de matéria do planeta.

No entanto, até hoje, os pesquisadores não conseguiram detectar buracos negros no LHC. Ainda assim, o interesse teórico nessa possibilidade permanece vivo.

Menos energia, maior probabilidade (que ainda é baixa)

Agora, usando supercomputadores, cientistas simularam colisões entre partículas perto da velocidade da luz e mostraram que buracos negros podem se formar em energias mais baixas do que se pensava anteriormente.

A nova descoberta está enraizada na teoria da relatividade geral de Einstein. Através de sua famosa equação E = mc2, Einstein revelou que massa e energia estão relacionadas. Isto significa que quanto maior for a energia de uma partícula (quanto mais rápido uma partícula é acelerada em um colisor), maior sua massa se torna.

A teoria de Einstein também explica que a massa curva o tecido do espaço -tempo, gerando o fenômeno conhecido como gravidade. Conforme as partículas viajam ao longo do acelerador de partículas, elas dobram o espaço-tempo e podem focar energia, assim como lentes de vidro focam lentes. Quando duas partículas colidem, cada uma pode focar a energia da outra.

“Se usarmos modelos baseados na relatividade clássica, que excluem as noções de dimensões extras, pode-se esperar a formação de um buraco negro com menos de um terço da energia previamente pensada”, explica Pretorius.

Ou seja, é preciso 2,4 vezes menos energia do que o anteriormente teorizado para criar um buraco negro de uma colisão de partículas.
Isso porque, quando duas partículas colidem entre si, sua atração gravitacional prende energia em dois pontos de cada lado do local da colisão. Se energia suficiente se concentrar nesses pontos, se colapsa em dois buracos negros gêmeos que rapidamente devoram um ao outro e se fundem em um.

Mesmo com as novas estimativas de energia, as chances de fazer um buraco negro em um acelerador de partículas ainda são muito pequenas. A física convencional sugere que seria necessário um quatrilhão, ou um milhão de bilhões de vezes mais energia para formar um buraco negro microscópico do que o Grande Colisor de Hádrons é capaz – certamente além do alcance humano.

Já cenários com base em dimensões extras poderiam formar buracos negros em uma energia mais baixa, “mas não fazem previsões concretas” sobre o que deveria acontecer, explica Pretorius.

Dimensões extras a favor das chances

A principal teoria sobre como micro buracos negros podem se formar em nosso universo é possível pela existência de dimensões extras.

Uma série de teorias sobre o universo sugere a existência de dimensões extras de realidade – ou seja, mais dimensões do que as quatro que nós experimentamos, que são as três dimensões espaciais e uma dimensão temporal, que constituem espaço-tempo como descrito pela teoria da relatividade geral.

Cada uma dessas dimensões extras pode ser dobrada em tamanhos que variam de tão minúsculas quanto um próton a tão grandes quanto uma fração de milímetro.

A distâncias comparáveis com os tamanhos dessas dimensões adicionais, modelos sugerem que a gravidade pode tornar-se muito mais forte do que o normal. Sendo assim, aceleradores poderiam ter energia suficiente para gerar buracos negros.

Se buracos negros minúsculos forem detectados no LHC, os cientistas acreditam que poderia provar a existência de tais dimensões extras