Cientistas acreditam ter encontrado uma solução para um dos problemas mais antigos do universo

É um dos problemas mais antigos do universo: já que matéria e antimatéria se aniquilam com o contato, e já que ambas as formas de matéria existiam no momento do big bang, por que um universo é feito principalmente de matéria e não de nada? Para onde foi toda a antimatéria?

“O fato de nosso universo hoje ser dominado pela matéria continua sendo um dos mistérios mais intrigantes e prolongados da física moderna”, disse Yanou Cui, professor de física e astronomia da Riverside University of California. em uma opinião compartilhado esta semana. “Um sutil desequilíbrio ou assimetria entre matéria e antimatéria no Universo primitivo é necessário para alcançar o domínio da matéria hoje, mas não pode ser realizado dentro da estrutura conhecida da física fundamental”.

Existem teorias que podem responder a essa pergunta, mas são extremamente difíceis de verificar com experimentos de laboratório. Agora um novo papel apareceu na revista nesta quinta-feira Cartas de Verificação Físicadr Cui e seu coautor Zhong-Zhi Xianyu, professor assistente de física na Universidade de Tsinghua, na China, explicam que podem ter encontrado uma solução para usar o próprio brilho do Big Bang para conduzir o experimento.

A teoria que os Drs. Cui e Zhong-Zh queriam explorar é conhecida como leptogênese, um processo que envolve o decaimento de partículas que pode ter levado à assimetria entre matéria e antimatéria no início do universo. Em outras palavras, uma assimetria em certos tipos de partículas elementares nos primeiros momentos do cosmos pode ter evoluído ao longo do tempo e através de outras interações de partículas para a assimetria entre matéria e antimatéria que define o universo como o conhecemos – e a vida -. feito. possível.

“Leptogênese está entre os mecanismos mais convincentes que produzem assimetria matéria-antimatéria”, disse o Dr. Cui em um comunicado. “Esta é uma nova partícula elementar, o neutrino destro.”

Mas, acrescentou o Dr. Cui acrescenta, produzir um neutrino destro exigiria muito mais energia do que pode ser produzida em aceleradores de partículas na Terra.

“Testar a leptogênese é quase impossível porque a massa do neutrino destro é tipicamente muitas ordens de magnitude além do alcance do colisor mais energético já construído, o Grande Colisor de Hádrons”, disse ela.

A realização do Dr. Cui e seus coautores pensaram que os cientistas podem não precisar construir um acelerador de partículas mais poderoso porque as próprias condições que eles querem criar em tal experimento já existiam em algumas partes do universo primitivo. A Era da Inflação, uma época de expansão exponencial do tempo e do próprio espaço, que durou apenas frações de segundo após o Big Bang….

“A inflação cósmica forneceu um ambiente de alta energia que permitiu a produção de novas partículas pesadas e suas interações”, disse o Dr. cui “O universo inflacionário se comportou como um colisor cosmológico, exceto que a energia era até 10 bilhões de vezes maior do que qualquer colisor feito pelo homem.”

Além disso, os resultados desses experimentos de colisores cosmológicos naturais podem ser preservados na distribuição de galáxias hoje, bem como no fundo cósmico de micro-ondas, o brilho residual do Big Bang, do qual os astrofísicos derivaram muito de sua compreensão atual da evolução do cosmos.

“Especificamente, mostramos que as condições essenciais para a geração de assimetria, incluindo as interações e massas do neutrino destro, que é o principal jogador aqui, podem deixar impressões digitais claras nas estatísticas da distribuição espacial das galáxias ou o fundo cósmico de microondas pode ser medido com precisão”, disse o dr Cui, embora essas medidas ainda não tenham sido feitas, acrescentou. “As observações astrofísicas esperadas nos próximos anos podem detectar tais sinais e desvendar a origem cósmica da matéria.”