Utilizando buracos negros?..teriam civilizações extraterrestres construído aceleradores cósmicos?

Teriam civilizações avançadas construído aceleradores de partículas que utilizam a energia de buracos negros, para estudar física, utilizando energias na “escala Planck”?  E se tais colisores cósmicos existirem no Universo, poderíamos detectá-los aqui na Terra?

Brian Lacki, do Instituto para Estudos Avançados em Princeton, Nova Jersey (EUA), tem feito cálculos, os quais sugerem que se um acelerador desses existir, ele produziria neutrinos elétron-volt (YeV ou 10²⁴ eV), que poderiam ser detectados aqui na Terra.  Como resultado, Lacki está convidando astrônomos envolvidos na procura por inteligência extraterrestre (SETI) para procurarem por estas partículas de energia altíssima.  A ideia está sendo apoiada pelo especialista do SETI, Paul Davies, da Universidade do Arizona, o qual acredita que a procura deveria ser expandida além das pesquisas tradicionais por telescópios.

Tal como a humanidade, parece ser razoável presumir que uma civilização alienígena avançada teria um interesse aguçado na física, e construiria aceleradores de partículas a fim de procurar por energias cada vez mais altas. Esta escalada de energia poderia ser o resultado de um “cenário de pesadelo” de física de partículas, no qual não há uma nova física a níveis entre energias TeV do Modelo Padrão e energia Planck 10²⁸ eV (10 XeV) – onde os efeitos quânticos da gravidade se tornam fortes.  “O pesadelo da física da partícula é o sonho dos astrônomos que procuram por extraterrestres“, diz Lacki.

Um importante problema que encara os físicos alienígenas seria que a densidade da energia eletromagnética necessária para alcançar a escala Planck é tão grande, que o aparelho estaria em perigo de entrar em colapso para dentro de um buraco negro que ele mesmo teria feito.  Porém, Lacki aponta que um projetista esperto poderia, em princípio, evitar o problema e alcançar a energia Planck tecnicamente permitida, mesmo sendo extremamente difícil.

Não surpreendentemente, tal acelerador teria que ser muito grande.  Lacki acredita que se os campos elétricos forem usados para a aceleração, o dispositivo teria que ter pelo menos 10 vezes o raio do Sol.  Porém, um acelerador do tipo “sincrotron magnético”, poderia ser  bem menor.  No que diz respeito a quais materiais poderiam ser usados para construir o acelerador, diz Lacki que materiais normais não poderiam aguentar os fortes campos eletromagnéticos.  Na verdade, um dos poucos lugares onde tal densidade de alta energia poderia existir seria na vizinhança de um buraco negro. Lacki alega que lá a energia poderia ser ‘colhida’ para criar um acelerador na escala Planck.

“Grandes quantidades de poluição”

Porém, partículas que colidem a dezenas de XeVs são somente metade da batalha.  Lacki calcula que a vasta maioria das colisões nesses colisores cósmicos não seriam de interesse dos pesquisadores alienígenas.  Para que fosse obtida informação útil sobre a física na escala Planck, ele calcula que a taxa total de colisão no acelerador teria que ser aproximadamente 10²⁴ vezes aquela do Grande Colisor de Hádrons.  “Assim, aceleradores construídos para detectar eventos Planck são extremamente extravagantes e produzem vastas quantidades de ‘poluição’ “, explica Lacki.

Embora muita dessa poluição seria na forma de partículas de energia extremamente alta, que em princípio poderiam alcançar a Terra, os criadores de uma máquina cósmica poderiam tentar isolar a região imediata da radiação prejudicial.  Na verdade, a análise de Lacki sugere que os neutrinos são as únicas partículas que provavelmente alcançariam a Terra.

Estes neutrinos teriam energias que seriam um bilhão de vezes maiores do que a mais alta energia já detectada em neutrinos aqui na Terra.  Porém, diferentemente de suas contrapartes de baixa energia aqui na Terra, esses neutrinos dos aceleradores seriam muito mais fáceis de detectar, porque eles interagem muito mais fortemente com a matéria.  Lacki calcula que a maioria desses neutrinos que passam pelos oceanos da Terra depositam sua energia na forma de uma chuva de partículas secundárias.  Embora os oceanos sejam muito turvos para os físicos detectarem a luz emitida pelas ‘chuvas’, Lacki calcula que o som de uma chuva dessas poderia ser detectada por uma rede de hidrofones na água. Contudo, devido ao fato de esperar-se que estes neutrinos sejam extremamente raros, ele acha que aproximadamente 100.000 hidrofones seriam necessários para ter uma chance de detectar os neutrinos.

Toda a Lua

Uma outra possibilidade, embora menos sensível, seria a de usar a Lua como um detector de neutrinos.  O experimento NuMoon está atualmente usando um rádio telescópio com base no solo para tentar detectar as chuvas criadas, quando neutrinos 10²⁰ eV se chocam com a superfície lunar.

Apesar de que a detecção de neutrinos YeV não seria prova da existência de aceleradores alienígenas – algumas teorias sugerem que ele poderiam ser produzidos naturalmente, através da decadência de cordas cósmicas – Lacki diz que encontrar tais partículas de alta energia seria um importante avanço na física.

Embora Davis esteja entusiasmado em expandir o SETI, ele identifica um revés importante na procura por colisores cósmicos. “Meu problema principal é que uma vez que experimentos alienígenas terminem, não haveria a necessidade de manter o aparelho em funcionamento.  A não ser que haja mega-máquinas similares espalhadas por todos os lugares, não haveriam pulsos transitórios“, disse ele ao physicsworld.com.

Davies acredita que seja muito difícil para humanos hoje compreenderem o porquê de uma civilização avançada querer construir um colisor em escala Planck.  “Por que fazer isso?  Talvez para criar um minúsculo universo ou algum outro tipo de escultura exótica de espaço-tempo“, pensa ele.  “Talvez porque esta civilização hipotética sinta que está encarando uma ameaça de dimensões cósmicas.  O que seria esta ameaça?  Não tenho a menor ideia! Porém, uma civilização que conheça um milhão de vezes mais do que a humanidade poderia perceber todos os tipos de ameaças, as quais felizmente não sabemos nada respeito.”

Os cálculos de Lacki estão disponíveis no site arXiv.

Fonte: physicsworld.com