A existência de um vácuo completo é possível?

*Este texto foi escrito por um colunista do TecMundo; saiba mais no final.

Antes mesmo de pensarmos sobre a pergunta do título, vamos pensar no "nada" e definir o que é vácuo. O vácuo é caracterizado pela ausência total de matéria. Isto é, para que possamos afirmar que existe vácuo em um ambiente qualquer, não podemos ter nenhum átomo sequer, nem mesmo uma partícula subatômica.

Esse conceito de um vazio completo é mais complexo do que pode parecer, principalmente partindo do princípio de que passamos nossas vidas confinados numa região muito pequena e extremamente densa do universo.

É quase senso comum pensarmos que, no espaço sideral o vácuo existe, porém, na realidade, temos apenas o que chamamos de “vácuo parcial”. Para efeito de comparação, em nosso Sistema Solar temos, em média, 5 átomos a cada centímetro cúbico e no espaço interestelar, esse número cai para apenas um único átomo. Já no espaço entre as galáxias, esse número é 100 vezes menor. Isso significa que temos um único átomo a cada 100 centímetros cúbicos. Todos esses “vácuos parciais” são muito melhores (menos densos) do que qualquer vácuo produzido artificialmente na Terra.

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Além disso tudo, a existência de um vácuo perfeito é fisicamente impossível de acontecer. A existência de um espaço onde não existe absolutamente nada viola uma ideia já verificada e muito bem documentada da Mecânica Quântica: as chamadas “partículas virtuais”. O nome pode enganar e o conceito é bastante denso, mas essas são partículas reais que interagem com nosso mundo e uma das suas características mais curiosa é que elas podem surgir “do nada”.

Imagem mostra seção da Via LácteaFonte:  Getty Images 

Para entendermos, podemos imaginar uma escada onde cada degrau representa os níveis de energia do nosso universo. Quanto mais subimos nessa escada, nos encontramos em um estado de maior energia. Como discutido em um texto anterior, sabemos que massa e energia são equivalentes, portanto, quanto mais alto estivermos nessa escada da energia, mais matéria teremos. Portanto, seria correto pensar que o degrau inicial dessa escada representa uma energia igual a zero e, consequentemente, zero partículas, certo?

Errado! A grande sacada é que, nessa escada imaginária, os degraus flutuam de um nível a outro. Na natureza, nada é estático. Isto é, mesmo se não temos nenhuma partícula em determinada região do espaço, existem flutuações nos níveis de energia que são suficientes para fazer com que as partículas virtuais existam. Essas flutuações duram um intervalo de tempo muito pequeno, mas que é suficiente para que as partículas virtuais afetem o espaço ao seu redor de maneira que já foi medida e comprovada desde 1996 (para os mais curiosos, fica a sugestão de pesquisar o chamado “efeito Casimir”).

Mas é justamente por conta dessas flutuações de energia, que aconteceram e acontecem desde o “Big Bang”, que temos uma distribuição desigual de matéria em nosso universo. Isto é, se as partículas virtuais não existissem, nosso universo provavelmente teria sua matéria distribuída de modo uniforme por todo o espaço. E, como sabemos (e presenciamos), essas flutuações causaram os agrupamentos de matéria que formaram e formam os planetas, estrelas, galáxias e nós mesmos.

Isso tudo é extremamente intrigante, pois podemos pensar que a natureza simplesmente parece não permitir a existência do “nada”. Ou seja, é uma parte intrínseca de nosso universo que exista alguma coisa e cá estamos nós como prova disso. Por isso, quando paramos para pensar sobre “nada”, entendemos que ainda existe muita coisa para pensar.

Rodolfo Lima Barros Souza, professor de Física e colunista do TecMundo. É licenciado em Física e mestre em Ensino de Ciências e Matemática pela Unicamp na área de Percepção Pública da Ciência. Está presente nas redes sociais como @rodolfo.sou