Teoria de Einstein–Cartan com geometria de torção prevê remanescentes estáveis de buracos negros que guardam informação e se ligam ao campo de Higgs

Uma saída para o “paradoxo da informação de buracos negros”

Uma das questões mais intrigantes da física contemporânea - o “paradoxo da informação de buracos negros” - pode ter, enfim, um caminho de solução elegante. A mesma proposta ainda sugere uma ponte inesperada com a origem da massa das partículas fundamentais.

Nos anos 1970, Stephen Hawking demonstrou que buracos negros emitem uma radiação muito fraca e, por isso, perdem massa lentamente até evaporarem. O problema é que, à luz da mecânica quântica, esse cenário implicaria destruição de informação, contrariando o princípio da unitariedade. O estudo em questão propõe contornar a dificuldade ao recorrer a uma descrição geométrica do espaço que inclui dimensões adicionais.

Teoria de Einstein–Cartan em 7 dimensões e “G2-multivariedade com torção”

Os autores analisaram as consequências da teoria gravitacional de Einstein–Cartan formulada em 7 dimensões, construída sobre uma estrutura matemática chamada “G2-multivariedade com torção”. Diferentemente da Relatividade Geral padrão, essa formulação permite não só a curvatura do espaço-tempo, mas também o seu “torcimento” (a torção).

Em densidades de Planck (a densidade limite da matéria prevista pela mecânica quântica), essa torção gera um efeito repulsivo. Esse mecanismo impede que a evaporação do buraco negro prossiga até o desaparecimento completo. Em vez disso, sobra um “remanescente” estável com massa de cerca de 9 × 10^-41 kg.

Remanescentes estáveis: informação como “modos quasinormais” do campo de torção

Na interpretação dos pesquisadores, esse remanescente funciona como um arquivo: a informação permaneceria registrada na forma de “modos quasinormais” do campo de torção. Para um buraco negro com massa igual à do Sol, o remanescente seria capaz de armazenar aproximadamente 1,515 × 10^77 qubits de informação - quantidade apontada como suficiente para desfazer o paradoxo.

Relação com o campo de Higgs e a escala eletrofraca (~246 GeV)

O trabalho também conecta essa construção geométrica à física de partículas. Ao efetuar a passagem 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.

Nesse enquadramento, o valor de expectativa de vácuo do campo de torção coincide com a escala eletrofraca.

Por que não vemos as dimensões extras? Massas em 8,6 × 10^15 GeV e previsões testáveis

O estudo discute por que as dimensões adicionais ainda não foram observadas: as partículas ligadas a esses graus de liberdade teriam massas em torno de 8,6 × 10^15 GeV, muito acima do alcance do Grande Colisor de Hádrons.

Ainda assim, a teoria traz previsões que podem ser confrontadas com observações. Um exemplo é a possibilidade de os remanescentes estáveis de buracos negros comporem uma parcela da matéria escura. Além disso, marcadores gravitacionais desses objetos - ou assinaturas da geometria em 7 dimensões na radiação cósmica de fundo e em ondas gravitacionais da fase inicial do Universo - poderiam oferecer evidências a favor do modelo.