NASA/JPL-Caltech
Ilustração de partículas a explodir no universo primitivo
Há um desequilíbrio significativo entre matéria e antimatéria no nosso universo, mas uma estranha partícula chamada “o Majorano” poderia finalmente explicá-lo, sugere um novo e audacioso estudo.
Uma família oculta de “partículas fantasma” pode ser responsável por toda a matéria escura do Universo — e pela razão pela qual existe matéria, sugere um novo estudo.
Uma das questões mais intrigantes da cosmologia moderna é a razão pela qual o Universo está cheio de matéria.
O problema é que quase todas as reações de partículas fundamentais produzem números exatos de partículas de matéria e antimatéria, que depois se aniquilam umas às outras em flashes de energia.
Mas o Universo tem uma abundância de matéria e muito pouca antimatéria. Então, porque é que tudo não desapareceu simplesmente no Universo primitivo?
O problema é conhecido como bariogénese, e a principal hipótese é que algum processo desconhecido levou a um desequilíbrio entre matéria e antimatéria nos primeiros momentos do Big Bang. Mas qual terá sido esse processo?
Ainda há alguns dias, um estudo de investigadores do CERN sugeriu que a resposta para o mistério de como o Universo não se auto-destruiu devido à anti-matéria pode estar nos bariões beleza-lambda — que violam um princípio da física de partículas designado simetria carga-paridade.
Agora, uma outra investigação sugere que a resposta pode estar na verdade em pequenas partículas fantasmagóricas conhecidas como neutrinos. A investigação foi pre-publicada no arXiv e ainda não foi revista por pares.
Existem três variedades de neutrinos, e todas elas têm propriedades bizarras. Por um lado, têm apenas uma pequena quantidade de massa, muito inferior à massa dos eletrões, explica o Live Science.
Também são todos “canhotos”, o que significa que os seus spins internos se orientam apenas numa direção quando viajam, ao contrário de todas as outras partículas que se podem orientar em ambas as direções.
Este facto levou à especulação de que poderão existir mais variedades de neutrinos que ainda não foram detetadas – as contrapartes destras dos neutrinos conhecidos. Isto porque as interações entre as variedades de neutrinos destros e canhotos podem fazer com que tenham massa.
Um universo despedaçado
No seu artigo, os investigadores propuseram um modelo em que existem duas espécies de neutrinos destros com massas muito elevadas. O modelo mostrou que, nos primeiros momentos do Universo, os neutrinos destros e esquerdos estavam em perfeito equilíbrio.
Mas à medida que o cosmos se expandiu e arrefeceu, esse equilíbrio quebrou-se, levando a uma quebra de simetrias que fez com que os neutrinos esquerdos adquirissem a sua massa e os neutrinos direitos desaparecessem de vista. Mas o modelo dos investigadores descobriu que esta mudança cataclísmica também teve outras consequências.
Por um lado, como os neutrinos interagem com outras partículas, a quebra da sua simetria desencadeou uma reação em cadeia que pôs em causa o delicado equilíbrio entre matéria e antimatéria.
Em segundo lugar, sugerem os autores do estudo, os neutrinos destros misturaram-se para criar uma partícula completamente nova, que os investigadores designam “o Majorano“.
Esta é uma partícula hipotética que é a sua própria anti-partícula, e os cálculos dos investigadores mostraram que esta partícula teria sido produzida em abundância no caos do Universo primitivo.
O Majorano sobreviveria então como uma relíquia desses tempos antigos, constituindo a maior parte da massa de todas as galáxias, mas permanecendo invisível e esquivo. Por outras palavras, seria um candidato a matéria negra, a misteriosa substância oculta que preenche o cosmos.
É uma proposta audaciosa, mas abrangente. Segundo os investigadores, um único mecanismo poderia explicar as estranhas propriedades dos neutrinos, a bariogénese que levou ao predomínio da matéria no Universo e o aparecimento da misteriosa matéria negra.
Até à data, não há provas experimentais da existência de neutrinos destros, muito menos de algo ainda mais exótico como o Majorano. Mas os investigadores prevêem que, se o Majorano existir, poderá estar dentro do intervalo de detetabilidade de várias experiências de neutrinos.
Só o tempo dirá se uma destas experiências encontrará um novo sinal que se alinhe com esta hipótese — mas se isso acontecer, poderemos estar no caminho da resolução de uma série de mistérios cosmológicos.
“O Majorão” ou a partíclula de Majorana (Majorana Fermion)?