As ondas gravitacionais, ondulações no espaço-tempo previstas por Albert Einstein há mais de um século, voltaram ao centro do debate científico com uma proposta ousada: não apenas detectá-las, mas interagir diretamente com elas. A ideia foi apresentada pelo físico teórico Ralf Schützhold, do Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), em estudo publicado na revista Physical Review Letters.
Desde 2015, quando o Observatório LIGO confirmou pela primeira vez a existência das ondas gravitacionais ao registrar a fusão de buracos negros, esses fenômenos passaram a ser observados como eventos cósmicos extremos, como colisões entre estrelas de nêutrons ou buracos negros. As ondas se propagam à velocidade da luz e provocam distorções minúsculas no espaço-tempo — alterações milhares de vezes menores que o diâmetro de um próton.
A proposta de Schützhold pretende ir além da observação passiva. Segundo o pesquisador, como a gravidade influencia tudo, inclusive a luz, é possível que feixes de laser interajam com ondas gravitacionais em passagem. Essa interação ocorreria por meio de uma troca extremamente sutil de energia.
Troca de energia e hipótese dos grávitons
No modelo teórico apresentado, um feixe de luz poderia transferir uma pequena quantidade de energia para a onda gravitacional, tornando-a ligeiramente mais intensa. O processo também poderia acontecer no sentido inverso, com a onda gravitacional cedendo energia à luz. Essa energia corresponderia a unidades discretas associadas aos chamados grávitons — partículas ainda não observadas experimentalmente, mas previstas em teorias que tentam descrever a gravidade sob a ótica da mecânica quântica.
Caso essa troca seja confirmada, seria possível detectar mudanças mínimas na frequência da luz. Embora praticamente imperceptíveis, essas variações poderiam ser medidas com o uso de um interferômetro altamente sensível, equipamento que compara padrões de interferência entre feixes de luz.
Estrutura de grande escala
Para que o experimento se torne viável, seria necessária uma estrutura de grande porte. Schützhold estima que pulsos de laser na faixa do visível ou do infravermelho próximo precisariam refletir entre dois espelhos até um milhão de vezes. A instalação teria cerca de um quilômetro de extensão física, mas o trajeto óptico acumulado equivaleria a aproximadamente um milhão de quilômetros.
Esse princípio é semelhante ao utilizado pelo LIGO, que possui braços de quatro quilômetros em formato de “L”. No observatório, feixes de laser percorrem túneis a vácuo e sofrem múltiplas reflexões, permitindo detectar alterações minúsculas causadas pela passagem de ondas gravitacionais.
No caso do novo experimento, o objetivo seria medir alterações na frequência da luz após percorrer o longo caminho óptico. Ao recombinar os feixes e analisar o padrão de interferência resultante, os cientistas poderiam identificar sinais compatíveis com a absorção ou emissão estimulada de energia associada aos grávitons.
Possível avanço rumo à gravidade quântica
Uma das grandes questões da física moderna é conciliar a Relatividade Geral, que descreve a gravidade em larga escala, com a mecânica quântica, que governa o comportamento das partículas subatômicas. A existência dos grávitons é uma hipótese central em várias tentativas de unificação dessas teorias.
Segundo Schützhold, o uso de fótons emaranhados — partículas de luz conectadas por propriedades quânticas — poderia aumentar significativamente a sensibilidade do experimento. Isso permitiria investigar se o campo gravitacional apresenta características quânticas mensuráveis.
Ainda que o projeto esteja distante de uma aplicação prática imediata, o físico reconhece que avanços dessa magnitude podem levar décadas para se concretizar. A própria confirmação das ondas gravitacionais demorou quase 100 anos após sua previsão teórica.
Se implementada com sucesso, a proposta pode representar um novo capítulo na física fundamental, permitindo não apenas observar o universo em escalas extremas, mas também testar diretamente a natureza quântica da gravidade.
*Da Agência Fonte Exclusiva