p Algumas teorias que vão além do modelo padrão da física de partículas prevêem a existência de novas partículas ultraleves, com massas muito abaixo das partículas mais leves conhecidas na natureza. Essas partículas têm interações tão fracas com a matéria comum que são difíceis de detectar por meio de coletores de partículas e detectores de matéria escura. Contudo, de acordo com um novo artigo dos físicos Daniel Baumann e Horng Sheng Chia, da Universidade de Amsterdã (UvA), junto com Rafael Porto de DESY (Hamburgo), tais partículas podem ser detectáveis ​​em sinais de ondas gravitacionais originados de buracos negros em fusão. A pesquisa foi publicada em Revisão Física D esta semana. p A natureza consiste em dois tipos de partículas:férmions, o tipo de partícula que constitui a matéria sólida, e bósons, o tipo de partícula que pode propagar interações. Bósons ultraleves podem formar grandes condensados ​​em torno de buracos negros em rotação rápida por meio de um processo chamado superradiância. Um buraco negro carregando uma nuvem de bóson é às vezes chamado de "átomo gravitacional, "porque sua configuração se assemelha muito à estrutura próton-elétron em um átomo de hidrogênio, mas em uma escala muito maior. Por exemplo, assim como o elétron no átomo de hidrogênio, a nuvem de bóson ao redor de um buraco negro pode existir em vários estados diferentes, cada um com uma energia particular.

p Impressão digital

p No caso do átomo de hidrogênio, as transições entre esses diferentes níveis de energia podem ser induzidas pelo brilho de um laser no átomo. Quando a energia do laser está exatamente certa, o elétron pode saltar de um estado para outro. Um efeito semelhante pode acontecer com o átomo gravitacional se ele fizer parte de um par de buracos negros orbitando um ao outro. Nesse caso, a influência gravitacional do segundo buraco negro irá desempenhar o papel do laser e induzir transições entre os estados de energia da nuvem bóson.

p Nos últimos anos, os físicos têm sido capazes de medir as ondas gravitacionais - ondulações no campo gravitacional - que ocorrem quando pares de buracos negros se fundem violentamente em um só. Como Baumann, Chia e Porto agora mostram, a presença de transições de nível de energia na nuvem bóson hipotética induziria uma "impressão digital" característica nos sinais de ondas gravitacionais produzidos por tais buracos negros que se fundem. A observação de tal impressão digital seria um teste importante para teorias que predizem partículas bosônicas ultraleves. Embora as observações das ondas gravitacionais atuais ainda não sejam sensíveis o suficiente para observar o efeito, isso certamente se tornará um alvo importante de experimentos futuros.