Efeitos quânticos na gravitação e em análogos gravitacionais

Résumé

A física moderna revela que o vácuo quântico, longe de ser um espaço absolutamente vazio, apresenta propriedades peculiares quando analisado em um espaço-tempo curvo, como na vizinhança de buracos negros. A interação entre campos quânticos e a geometria do espaço-tempo é formalmente descrita pela Teoria Quântica de Campos em Espaços Curvos, que considera os efeitos gravitacionais como manifestações clássicas da curvatura do espaço-tempo, conforme estabelecido pela Relatividade Geral. A radiação Hawking, por exemplo, descreve como flutuações quânticas próximas a um buraco negro resultam em uma emissão térmica para o espaço exterior, causando sua evaporação. Já o efeito Unruh prevê que um observador acelerado percebe um banho de radiação em uma região na qual um observador em repouso veria apenas o vácuo de partículas. Todavia, esses fenômenos são difíceis de detectar diretamente, devido às escalas extremas envolvidas, que resultam em emissões térmicas com temperaturas extremamente pequenas. Para contornar isso, cientistas desenvolveram modelos análogos de gravitação. Esses modelos análogos de gravitação são sistemas (por exemplo, fluidos em movimento e gases ultrafrios) que imitam, em laboratório, condições equivalentes a espaços-tempos curvos.
Experimentos que usam esses modelos tornam possível estudar como a estrutura do espaço-tempo influencia o comportamento quântico do vácuo, aproximando teoria e observação e ampliando o entendimento sobre as fronteiras entre a gravitação e a mecânica quântica.