No entorno de Hamburgo, na Alemanha, pulsos de um dos maiores lasers de raios-X do mundo viajam subterrâneos em direção a uma câmara de aço inoxidável. Acima dela, outro grande laser aguarda. Em breve, seu feixe de luz será enviado para se encontrar com os raios-X, gerando uma explosão de energia.

Embora seja emocionante, há um aspecto sério nesses experimentos de lasers: os cientistas envolvidos esperam ver o vácuo. Não materialidades residuais na câmara, nem gases restantes, mas o vácuo em si – o que muitos consideram como pura vacuidade, mas a física moderna diz estar repleto de campos quânticos. Geralmente, esses campos são indetectáveis, e o vácuo parece nada. Mas com luz suficiente, mesmo nada pode começar a parecer algo.

‘A esperança é que, se existir conforme a teoria, poderemos vê-lo’, afirma Tom Cowan, um experimentalista do Laboratório Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, na Alemanha. ‘Se não estiver lá, há um problema.’

Ver o vácuo não requer apenas grandes lasers, mas também equipamentos de detecção extremamente sensíveis. No entanto, o prêmio pode ser grande. Os resultados testarão nossas melhores teorias sobre o vácuo e podem nos dar uma melhor compreensão da matéria escura que parece ocupar a maior parte do universo. Além disso, existe uma chance remota de revelar que o espaço vazio é ainda mais estranho do que a teoria quântica prevê.

O conceito moderno do vácuo pode ser rastreado ao trabalho do teórico Paul Dirac no final dos anos 1920. Na época, os físicos já acreditavam que o campo eletromagnético preenche toda a espaço, mas ainda pensavam em matéria como partículas discretas, como elétrons e prótons. Dirac viu que os elétrons também podiam ser entendidos como picos energéticos em um campo subjacente. Ao longo de uma década ou mais, sua ideia floresceu em dinâmica eletrodinâmica quântica, ou DQE, a primeira teoria de campo quântica bem-sucedida.

No final dos anos 1970, uma teoria quântica de campo mais elaborada, o 'padrão padrão' da física partículas, cresceu para abranger a DQE e explicar todas as matérias conhecidas e forças fundamentais, além da gravidade. Quando o espaço está vazio, esses campos permanecem, mas eles não estão totalmente calmos. A incerteza incorporada na teoria quântica prediz que um campo nunca pode ter qualquer força garantida, mesmo zero: sempre há a possibilidade de algo um pouco mais, a chance de uma flutuação.