A teoria da Supergravidade

(Fonte: Mistérios do Universo) A Supergravidade é um tipo de teoria quântica de campos de partículas elementares subatômicas e suas interações que se baseia na simetria das partículas conhecida como supersimetria e que inclui, naturalmente, a força gravitacional juntamente com as outras interações fundamentais da matéria, a força eletromagnética, a força fraca e a força forte.

Teorias de Supergravidade nasceram na tentativa de construir uma teoria do campo unificado que descreve todas as 4 forças básicas. Uma das características essenciais da teoria do campo quântico é a sua previsão de partículas "transportadoras de força" que são trocadas nas interações de partículas da matéria. É neste contexto que a força gravitacional revelou-se difícil de tratar como uma teoria quântica de campos. A Relatividade Geral, que relaciona a força gravitacional à curvatura do espaço-tempo, fornece uma teoria respeitável de gravidade numa escala maior. Para ser consistente com a Relatividade Geral, a gravidade no nível quântico deve ser transportada por uma partícula, chamada graviton, que tem uma força intrínseca angular (spin) de 2 unidades, em constrante com as outras forças fundamentais, cujas partículas transportadoras (mediadoras) (por exemplo, o fóton e o glúon) têm uma rotação (spin) de valor 1.

Uma partícula com as propriedades do graviton aparece naturalmente em certas teorias baseada na supersimetria - a simetria que relaciona férmions (partículas com valores semi-inteiros de rotação) e bósons (partículas com valores inteiros de rotação). Nessas teorias, a supersimetria é tratada com uma simetria "local", em outras palavras, as suas transformações variam ao longo do espaço-tempo. Tratar a supersimetria desta forma a relaciona com a relatividade geral e, assim, a gravidade é incluída automaticamente. Além disso, as teorias de Supergravidade são mais propensas a serem livres de diversas quantidades infinitas inconsistentes ou "não-físicas", que normalmente surgem em cálculos envolvendo teorias quânticas da  gravidade. Estes "infinitos" são cancelados pelos efeitos das partículas adicionais que predizem a Supersimetria (todas as partículas devem ter uma parceira supersimétrica com outro tipo de rotação). 

Teorias de Supergravidade permitem dimensões extras do espaço-tempo, além das três dimensões familiares de espaço e uma de tempo. Modelos de Supergravidade em dimensões superiores reduzem-se as quatros dimensões familiares do espaço-tempo e postula-se que as dimensões adicionais são compactadas ou enroladas de tal forma que elas não são perceptíveis. Uma analogia seria um tubo tridimensional que parece como uma linha unidimensional visto a distância, pois duas dimensões estão enroladas no pequeno círculo.

A vantagem das dimensões adicionais é que elas permitem que teorias de Supergravidade incorporem as forças eletromagnéticas, fraca e forte, bem como a gravidade. O número máximo dimensões permitidas nas teorias é de 11, e há indícios de que uma teoria unificada viável e única que descreve todas as partículas e forças podem ser baseadas em 11 dimensões. Tal teoria poderia substituir as teorias de supercordas de 10 dimensões, a primeira a oferecer uma promessa de uma "teoria de tudo" auto-consistente e totalmente unificada na década de 1980.