Uma das principais questões da relatividade geral que a separa de outras descrições do universo, como a física qua¢ntica, éa existaªncia de singularidades. Singularidades são pontos que, quando descritos matematicamente, da£o um valor infinito e sugerem áreas do universo onde as leis da física deixariam de existir - ou seja, pontos no ini­cio do universo e no centro dos buracos negros.

Um novo artigo na Fa­sica Nuclear B , publicado por Roberto Casadio, Alexander Kamenshchik e Iberaª Kuntz do Dipartimento di Fisica e Astronomia, Universita  di Bologna, Ita¡lia, sugere que estender o tratamento de singularidades na física cla¡ssica para a física qua¢ntica pode ajudar a resolver esta disparidade entre ramos da física.

“Nenhuma descrição da natureza éperfeita e completa. Cada teoria tem seu doma­nio de aplicabilidade, além do qual ela se quebra e suas previsaµes não fazem mais sentido”, diz Casadio. Como exemplo, ele cita as teorias de Newton, que ainda são robustas o suficiente para enviar foguetes ao Espaço, mas caem quando descrevem os muito pequenos ou tremendamente massivos.

“Este éum problema sanãrio porque a relatividade geral  - a teoria que melhor descreve a interação gravitacional no momento - prediz a existaªncia de singularidades de forma bastante genanãrica”, diz Casadio. "a‰ como ter um buraco no Espaço, onde nada pode existir, mas no qual caira£o os observadores e tudo o mais."

Casadio sugere que isso pode ser visto como um pedaço de papel com um pequeno orifa­cio. “Vocaª pode mover a ponta da caneta no papel, o que representa o movimento de uma parta­cula, mas se chegar ao orifa­cio, a caneta para de desenhar repentinamente e aspartículas desaparecem repentinamente”, diz ele. "Isso ilustra como as singularidades são obsta¡culos teóricos que nos impedem de compreender totalmente a natureza."

Casadio acrescenta que o fato de a física deixar de existir nas singularidades leva a questões não respondidas como: O que realmente aconteceu no ini­cio do universo? Tudo nasceu de um ponto que nunca existiu realmente? O que acontece com uma parta­cula quando ela cai no centro de um buraco negro?

“Essas questões em aberto são a razãopela qual somos compelidos por nossa curiosidade a seguir essa linha de investigação”, diz ele. "Nossa abordagem depende fortemente dos manãtodos da teoria qua¢ntica de campos (QFT): a estrutura que combina a meca¢nica qua¢ntica e a relatividade especial e da¡ origem ao modelo padrãomuito bem-sucedido da física de partículas"

Os autores usaram as ferramentas do QFT para construir um objeto matema¡tico que pode sinalizar a presença de singularidades em quantidades mensura¡veis ​​experimentalmente. Esse objeto, que eles chamaram de "número do enrolamento funcional", édiferente de zero na presença de singularidades e desaparece em sua ausaªncia.

Esta abordagem revelou que certas singularidades previstas teoricamente não afetam quantidades que podem, em princa­pio, ser medidas experimentalmente e, portanto, permanecem construtos matema¡ticos inofensivos.

“Se nosso formalismo sobreviveu ao escruta­nio cienta­fico e acabou sendo a abordagem correta, isso sugeriria a existaªncia de um princa­pio fa­sico muito profundo, então as escolhas das varia¡veis ​​fa­sicas são bastante sem importa¢ncia”, conclui Casadio. "Isso pode ter consequaªncias para a nossa compreensão da física, mesmo além do assunto das singularidades."