Físicos tentam comprovar existência de quinta dimensão

"Qual é a 5ª dimensão? Eu sei que a primeira é a altura, a segunda é a largura, a terceira é a profundidade e a quarta, o tempo. Mas ninguém parece saber o que é a quinta!".

Essa foi a pergunta que Lena Komaier-Peeters, uma menina de 12 anos, enviou para os investigadores da BBC, o geneticista Adam Rutherford e a matemática Hannah Fry, da série Os Casos Curiosos de Rutherford e Fry. Eles foram a Genebra, na Suíça, para responder essa questão.

Lá, eles visitaram o lugar onde se realiza aquele que é provavelmente o mais incrível experimento com tempo e espaço, o Cern (Centro Europeu de Pesquisa Nuclear), e pediram ajuda à física de partículas Rakhi Mahbubani nessa tarefa.

"Imagine um canal estreito e comprido, com barcos de diferentes tamanhos navegando nele. Se você tem um navio de cruzeiro enorme que ocupa quase toda a largura, você só pode se mover ao longo do canal, você não tem a possibilidade de se mover dos lados, na largura, então a partir da perspectiva daquele cruzeiro o canal tem apenas uma dimensão", diz Mahbubani.

"Se o que você tem é um veleiro, você pode ziguezaguear. Do ponto de vista do veleiro, o canal tem duas dimensões. Já se você viajar em um submarino, você experimentaria tanto o comprimento quanto a largura e também a profundidade. A partir dessa perspectiva, o mesmo canal tem três dimensões."

Por que cientistas insistem que existem outras dimensões?

"Uma razão muito convincente é que realmente não entendemos por que a força da gravidade é muito mais fraca do que as outras forças fundamentais que experimentamos. Se eu te der um ímã de geladeira e uma chave qualquer, o ímã levantará a chave com muita facilidade. A força magnética desse pequeno ímã supera a força da gravidade da Terra, que é enorme, que puxa a chave na direção oposta", diz a física Mahbubani.

É verdade, mas por que isso implica que existem outras dimensões?

"A hipótese é que a gravidade, assim como o submarino no canal, pode experimentar dimensões adicionais, enquanto nós não temos essa capacidade. E ela se dissipa nessas outras dimensões e é por isso que sentimos que ela é muito fraca."

Então, a força da gravidade seria diluída.

Um conceito com uma longa quarta dimensão

O conceito de dimensões adicionais pode parecer futurista, mas essa ideia existe há muito tempo. Se tornou popular no mundo da matemática quando o alemão Bernhardt Riemann demonstrou em 1854 que poderia haver mais de três dimensões na geometria.

Mais tarde, no mesmo século, o matemático britânico Charles Howard Hinton, um fanático por ficção científica, projetou um hipercubo de quatro dimensões chamado tesserato.

Junto com a ciência veio a arte, e o conceito de dimensões adicionais apareceu em obras de Oscar Wilde, Marcel Proust e HG Wells (e o tesserato ganha papel de destaque nos quadrinhos da Marvel). Ele também inspirou artistas cubistas como Picasso, que tentou representar mais dimensões em suas pinturas.

No entanto, até agora, ninguém foi capaz de provar que essas dimensões realmente existem.

Este é o trabalho que os físicos agora tentam fazer no Cern, e, para testar teorias, é preciso experimentos.

Como descobrir a misteriosa quinta dimensão

Primeiro, você precisa de um objeto enorme para encontrar as menores partículas fundamentais do Universo.

O que está em uso no Cern é chamado Grande Colisor de Hádrons ou LHC (na sigla em inglês), um acelerador próton-próton de 27 km de circunferência. Com essa máquina, os feixes de partículas são disparados quase à velocidade da luz, de modo que, quando dois prótons colidem, eles criam todos os tipos de outras partículas.

Se as teorias atuais estiverem corretas, há a pequena probabilidade de que uma das partículas subatômicas nessa colisão seja a que foi batizada de gráviton.

A física quântica nos diz que cada força tem uma partícula relacionada que a transporta. Por exemplo, a luz é transportada por fótons. Então, a gravidade deveria teoricamente ser transportada por grávitons, só que a gente nunca os observou.

Mas eles podem ser a chave para desvendar dimensões ocultas.

É por isso que os cientistas do Cern não pararam de procurá-los durante 14 anos.

E eles não perdem a esperança.

Mesmo assim, há outros físicos teóricos que não são tão otimistas, como Sean Carroll, do Caltech, o Instituto de Tecnologia da Califórnia.

"Temos certeza de que os grávitons existem, o que não temos certeza é que eles podem ser descobertos com o Grande Colisor de Hádrons. Na verdade, é o oposto: você tem que ser muito, muito, muito sortudo por poder encontrar grávitons nessa máquina", diz Carroll. "Existem teorias e estamos testando-as, mas se os grávitons estivessem lá, poderíamos tê-los visto facilmente e não os vimos, então as probabilidades são mínimas."

Mesmo assim, ele opina, vale a pena continuar a procurar por essas outras dimensões, porque se elas forem encontradas, "tudo o que pensarmos sobre as leis fundamentais da natureza mudará: seria uma descoberta transcendental".

"Se nós não as vemos, isso não significa que elas não estão lá, mas que nossos experimentos ainda não são bons o suficiente. Se continuarmos tentando, vamos achar algum dia."

E se algum chegarmos à conclusão que essas dimensões realmente existem? Como elas seriam?

Dimensões escondidas

Segundo o físico Carroll, elas existem e estão em todas as partes.

"Você precisa entrar na mentalidade dos físicos para entender a que eles se referem quando falam a palavra 'dimensão'. Nós tendemos a acreditar que uma outra dimensão é um lugar aonde você vai e é possuído por criaturas estranhas", fala.

"E uma dimensão é simplesmente uma direção no espaço. Neste momento, nós conhecemos três, que poderíamos chamar de 'para cima-para baixo', 'para a esquerda e para a direita' e ''para a frente e para trás'.

Segundo ele, não faz sentido algum dizer "Onde está a dimensão para cima-para baixo?", porque ela "está em todo o lugar", assim como as outras.

"O que sabemos com certeza é que elas estão escondidas de alguma forma, então podem ser muito, muito, muito pequenas, tanto que nunca as veremos - essa é a maneira mais fácil de se esconderem", afirma.

Ou há outras duas possibilidades. "Uma é que são meio pequenas, com um milímetro ou um décimo de milímetro. E a outra é que as dimensões são infinitamente grandes, mas não podemos alcançá-las porque estamos presos em um subespaço da dimensão inferior do Universo."

Carroll explica que isso é algo que os físicos chamam de Teoria de Branas (ou das Cordas). É uma maneira estranha de dizer membranas, como aquelas que limitam nosso Universo de quatro dimensões dentro de um espaço de dimensionalidade superior chamado 'bulk'.

"Se isso for verdade, pode haver múltiplas branas, múltiplos subespaços de bi, tri, tetra e penta dimensionais paralelos. Nesse sentido, poderia haver mundos paralelos incorporados nessas outras dimensões", diz ele.

Algo que parece ser verdade, afinal, é que os físicos provaram sem dúvida a existência de uma dimensão maravilhosa: a da imaginação, o ponto de partida de tantas grandes descobertas.