Teoria de Einstein–Cartan com geometria torsional prevê restos estáveis de buracos negros que armazenam informação e se ligam ao campo de Higgs

O paradoxo da informação em buracos negros

Uma das questões mais desafiadoras da física contemporânea - o “paradoxo da informação em buracos negros” - pode ter, enfim, uma saída conceitualmente elegante. A mesma proposta ainda sugere um caminho para entender melhor a origem da massa das partículas fundamentais.

Na década de 1970, Stephen Hawking demonstrou que buracos negros não são totalmente “escuros”: eles emitem uma radiação fraca que faz com que, ao longo do tempo, percam energia e acabem evaporando. O problema é que, do jeito tradicionalmente descrito, essa evaporação parece apagar informação, em conflito com a unitariedade exigida pela mecânica quântica. O novo enquadramento apresentado no estudo recorre a uma geometria do espaço com dimensões adicionais.

Teoria de Einstein–Cartan e geometria torsional em 7 dimensões

Os autores analisaram as consequências da teoria gravitacional de Einstein–Cartan formulada em 7 dimensões sobre uma estrutura matemática descrita como uma “variedade G2 com torção”. Diferentemente da Relatividade Geral padrão, esse modelo permite que o espaço-tempo não apenas se curve, mas também se “torça” (torção/torsion).

Em densidades de Planck (o limite de densidade de matéria previsto pela mecânica quântica), essa torção gera um efeito repulsivo. Na prática, isso impede que a evaporação do buraco negro prossiga até o desaparecimento completo. Em vez de sumir, restaria um “remanescente” estável com massa de aproximadamente 9 × 10^-41 kg.

Restos estáveis de buracos negros como arquivo de informação

Nesse cenário, o remanescente funcionaria como um tipo de arquivo: a informação permaneceria codificada como “modos quase-normais” do campo torsional. Segundo os pesquisadores, o remanescente de um buraco negro com massa igual à do Sol poderia armazenar cerca de 1,515 × 10^77 qubits de informação - quantidade que, em princípio, é suficiente para resolver o paradoxo.

Conexão com o campo de Higgs e a escala eletrofraca

O trabalho também aproxima a proposta da física de partículas. Ao reduzir a descrição de 7 para 4 dimensões, a geometria usada no modelo passa a explicar a origem da escala eletrofraca (~246 GeV), associada ao campo de Higgs, responsável por conferir massa às partículas.

Dentro dessa interpretação, o valor de expectativa no vácuo do campo torsional coincide com a escala eletrofraca.

Por que dimensões extras ainda não foram vistas e como testar a ideia

Uma pergunta natural é por que essas dimensões adicionais não foram detectadas até agora. A explicação sugerida é que as partículas vinculadas a esses graus de liberdade teriam massas em torno de 8,6 × 10^15 GeV - muito além do que o Grande Colisor de Hádrons consegue alcançar.

Ainda assim, a teoria não fica apenas no campo especulativo: ela traz consequências observáveis. Por exemplo, remanescentes estáveis de buracos negros poderiam compor uma fração da matéria escura. Além disso, marcadores gravitacionais desses objetos - ou sinais da geometria em 7 dimensões preservados na radiação cósmica de fundo e em ondas gravitacionais produzidas no Universo primordial - poderiam servir como testes capazes de corroborar o modelo.