Físico Propõe Experimento para Manipulação de Ondas Gravitacionais com Luz

O físico teórico Ralf Schützhold, do Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), concebeu uma metodologia experimental inédita para a manipulação direta de ondas gravitacionais através de sua interação com ondas de luz. O conceito fundamental sustenta que a gravidade influencia todas as formas de energia, incluindo a radiação eletromagnética. Schützhold, que em 2025 ocupa o cargo de Diretor do Instituto de Física Teórica no HZDR, detalha em um artigo de 2025 na Physical Review Letters um mecanismo para a transferência de pacotes de energia, análogos aos gravitons, entre um feixe de luz e uma onda gravitacional que o atravessa.

Este modelo prevê que a troca de energia resultaria em um acréscimo na intensidade da onda gravitacional, concomitantemente a uma alteração de frequência extremamente reduzida na onda de luz correspondente. O processo também pode operar no sentido inverso, com a onda gravitacional cedendo um quantum de energia ao campo luminoso. A detecção desse fenômeno, que implica a emissão ou absorção estimulada de gravitons, exige um aparato de dimensões vastas e um esforço experimental considerável.

A proposta envolve a reflexão de pulsos de laser até um milhão de vezes entre espelhos, confinados em uma estrutura de cerca de um quilômetro de extensão, o que geraria um caminho óptico efetivo de aproximadamente um milhão de quilômetros. A configuração necessária, embora tecnicamente desafiadora, possui paralelos conceituais com detectores de ondas gravitacionais estabelecidos, como o LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), uma colaboração mantida pelo Caltech e pelo MIT e financiada pela National Science Foundation (NSF). O LIGO, cuja quarta campanha de observação (O4) foi encerrada em 18 de novembro de 2025, utiliza braços de 4 km para medir deformações no espaço-tempo inferiores a um décimo do diâmetro de carga de um próton.

A capacidade de medir os deslocamentos de frequência resultantes no feixe de luz seria viabilizada por um interferômetro meticulosamente projetado. Schützhold sugere que a sensibilidade do interferômetro poderia ser amplificada pelo emprego de fótons emaranhados, partículas ligadas mecanicamente quânticas. Um sucesso neste experimento confirmaria a interação luz-gravidade de maneira mensurável e abriria a possibilidade de inferir o estado quântico do campo gravitacional. Embora não seja uma prova direta da existência do graviton, o resultado forneceria um forte indicativo de sua realidade, enquanto a ausência de efeito detectável refutaria a teoria gravitacional baseada no graviton atualmente em voga.

A detecção direta de ondas gravitacionais, prevista por Albert Einstein há um século e alcançada em 2015, inaugurou uma nova era na astrofísica. O conceito proposto por Schützhold estabelece uma ponte teórica significativa entre um efeito observável — a variação na frequência da luz — e a partícula mediadora hipotética da gravidade. A comunidade científica, que já se beneficia da astronomia multimensageira, aguarda os desdobramentos deste estudo que busca sondar a natureza quântica da gravidade, apesar dos obstáculos de engenharia envolvidos na concretização do longo caminho óptico.