Teoria de Einstein–Cartan com geometria torsional prevê remanescentes estáveis de buracos negros, capazes de armazenar informação e conectá-la à física do campo de Higgs

Teoria de Einstein–Cartan com geometria torsional prevê remanescentes estáveis de buracos negros, capazes de armazenar informação e conectá-la à física do campo de Higgs

Um dos maiores enigmas da física atual - o “paradoxo da informação de buracos negros” - pode, enfim, ter encontrado uma saída elegante. Além disso, a mesma ideia pode ajudar a esclarecer de onde vem a massa das partículas fundamentais.

O paradoxo da informação e a evaporação de Hawking

Na década de 1970, Stephen Hawking demonstrou que buracos negros emitem uma radiação muito fraca, o que faz com que percam massa e, aos poucos, evaporem. O problema é que, do jeito que o processo aparece quando combinado com a mecânica quântica, essa evaporação implicaria perda de informação - contrariando o princípio da unitariedade. O novo caminho explorado no estudo parte de uma descrição geométrica do espaço com dimensões extras.

Einstein–Cartan em 7 dimensões e G2‑variedade com torção

Os pesquisadores analisaram as consequências de uma teoria gravitacional de Einstein–Cartan formulada em 7 dimensões sobre uma estrutura matemática chamada “G2‑variedade com torção”. Ao contrário da Relatividade Geral padrão, esse modelo permite não apenas a curvatura do espaço-tempo, mas também o seu “torcer” (torção). Em densidades de Planck (a densidade limite da matéria prevista pela mecânica quântica), essa torção gera uma força repulsiva que impede que o buraco negro evapore por completo. Assim, em vez de desaparecer, ele deixa um “remanescente” estável com massa de cerca de 9 × 10^-41 kg.

Esse remanescente, segundo os autores, funciona como um arquivo: a informação permaneceria preservada na forma de “modos quase-normais” do campo torsional. No caso de um buraco negro com massa comparável à do Sol, o remanescente poderia guardar por volta de 1,515 × 10⁷⁷ qubits de informação - o suficiente para contornar o paradoxo.

Do campo torsional ao campo de Higgs: massas, matéria escura e sinais observáveis

O trabalho também propõe uma ligação com a física de partículas. Quando a descrição passa de 7 para 4 dimensões, a geometria fornece uma explicação para a origem da escala eletrofraca (~246 GeV), associada ao campo de Higgs, responsável por conferir massa às partículas. Nessa leitura, o valor de expectativa de vácuo do campo torsional coincide com a escala eletrofraca.

E por que essas dimensões adicionais ainda não apareceram em observações diretas? As partículas associadas a elas teriam massas da ordem de 8,6 × 10¹⁵ GeV, muito além do alcance do Grande Colisor de Hádrons. Ainda assim, a proposta traz previsões que podem ser confrontadas com dados. Por exemplo, remanescentes estáveis de buracos negros poderiam compor uma fração da matéria escura. Além disso, marcadores gravitacionais desses objetos - ou vestígios da geometria em 7 dimensões na radiação cósmica de fundo e em ondas gravitacionais do Universo primordial - poderiam servir como evidência a favor do modelo.