Energia é uma quantidade que deve ser sempre positiva - pelo menos é o que nossa intuição nos diz. Se cada partícula for removida de um determinado volume até que não haja mais nada que possa transportar energia, então um limite foi atingido. Ou não é? Ainda é possível extrair energia mesmo do espaço vazio?

A física quântica tem mostrado repetidamente que contradiz nossa intuição, o que também é verdade neste caso. Sob certas condições, energias negativas são permitidas, pelo menos em um certo intervalo de espaço e tempo. Uma equipe de pesquisa internacional da TU Viena, a Université libre de Bruxelles (Bélgica) e o IIT Kanpur (Índia) investigaram até que ponto a energia negativa é possível. Acontece que não importa quais teorias quânticas são consideradas, não importa quais simetrias supostamente existem no universo, sempre há certos limites para o "empréstimo" de energia. Localmente, a energia pode ser menor que zero, mas como dinheiro emprestado de um banco, essa energia deve ser "devolvida" no final.

Gravidade Repulsiva

"Na teoria da Relatividade Geral, geralmente assumimos que a energia é maior do que zero, em todos os momentos e em todos os lugares do universo, "diz o Prof. Daniel Grumiller, do Instituto de Física Teórica da TU Wien (Viena). Isso tem uma consequência muito importante para a gravidade:a energia está ligada à massa pela fórmula E =mc². Energia negativa, portanto, também significaria massa negativa. Massas positivas se atraem, mas com uma massa negativa, a gravidade pode repentinamente se tornar uma força repulsiva.

Teoria quântica, Contudo, permite energia negativa. "De acordo com a física quântica, é possível pegar energia emprestada de um vácuo em um determinado local, como dinheiro de um banco, "diz Daniel Grumiller." Por muito tempo, Ainda não falamos sobre o valor máximo desse tipo de crédito de energia e sobre as possíveis taxas de juros que devem ser pagas. Várias suposições sobre este "interesse" (conhecido na literatura como "Interesse Quântico") foram publicadas, mas nenhum resultado abrangente foi acordado.

A chamada "condição de energia nula quântica" (QNEC), que foi comprovado em 2017, prescreve certos limites para o "empréstimo" de energia ligando a teoria da relatividade e a física quântica:uma energia menor que zero é, portanto, permitida, mas apenas em um determinado intervalo e apenas por um certo tempo. Quanta energia pode ser
emprestado do vácuo antes que o limite de crédito energético se esgote depende de uma quantidade física quântica, a chamada entropia de emaranhamento.

"Em certo sentido, entropia de emaranhamento é uma medida de quão fortemente o comportamento de um sistema é governado pela física quântica, "diz Daniel Grumiller." Se o emaranhamento quântico desempenha um papel crucial em algum ponto do espaço, por exemplo, perto da borda de um buraco negro, então, um fluxo de energia negativa pode ocorrer por um certo tempo, e energias negativas tornam-se possíveis naquela região. "

Grumiller agora era capaz de generalizar esses cálculos especiais junto com Max Riegler e Pulastya Parekh. Max Riegler concluiu sua dissertação no grupo de pesquisa de Daniel Grumiller na TU Wien e agora trabalha como pós-doutorado em Harvard. Pulastya Parekh do IIT em Kanpur (Índia) foi um convidado no Instituto Erwin Schrödinger e na TU Wien.

"Todas as considerações anteriores sempre se referiram a teorias quânticas que seguem as simetrias da Relatividade Especial. Mas agora fomos capazes de mostrar que esta conexão entre energia negativa e emaranhamento quântico é um fenômeno muito mais geral, "diz Grumiller. As condições de energia que claramente proíbem a extração de quantidades infinitas de energia do vácuo são válidas para teorias quânticas muito diferentes, independentemente das simetrias.

A lei da conservação de energia não pode ser enganada

Claro, isso não tem nada a ver com "máquinas acima da unidade" místicas que supostamente geram energia do nada, como eles são repetidamente apresentados em círculos esotéricos. “O fato de a natureza permitir uma energia menor que zero por um determinado período de tempo em um determinado local não significa que a lei de conservação de energia seja violada, "enfatiza Daniel Grumiller." Para permitir fluxos de energia negativa em um determinado local, deve haver fluxos compensatórios de energia positiva nas imediações. "

Mesmo que o assunto seja um pouco mais complicado do que se pensava anteriormente, a energia não pode ser obtida do nada, mesmo que possa se tornar negativo. Os novos resultados da pesquisa agora colocam limites estreitos na energia negativa, conectando-o assim com propriedades quintessenciais da mecânica quântica.