Cientistas acreditam ter resolvido um dos problemas mais antigos do universo

É um dos problemas mais antigos do universo: já que matéria e antimatéria se aniquilam em contato, e ambas as formas de matéria existiam no momento do Big Bang, por que existe um universo que consiste principalmente de matéria e não de nada? Para onde foi toda a antimatéria?

“O fato de nosso universo atual ser dominado pela matéria permanece entre os mistérios mais antigos da física moderna”, disse Yano Koi, professor de física e astronomia em Riverside, Universidade da Califórnia. na situação atual Compartilhei 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 alcançado dentro da estrutura conhecida da física fundamental”.

Existem teorias que podem responder a essa pergunta, mas é muito difícil testá-las usando experimentos de laboratório. No momento novo papel Publicado quinta-feira na revista mensagens de revisão físicaDr. Cui e seu co-autor, Zhong-Zhi Xianyu, professor assistente de física na Universidade de Tsinghua, na China, explicam que eles podem ter desenvolvido um trabalho sobre como usar o brilho do próprio Big Bang para conduzir o experimento.

A teoria que o Dr. Tsui e Chung-Chi queriam explorar é conhecida como formação de leptógeno, um processo que envolve o decaimento de partículas que pode levar à assimetria entre matéria e antimatéria no início do universo. Em outras palavras, a assimetria em certos tipos de partículas elementares nos primeiros momentos do universo poderia ter crescido ao longo do tempo e através de mais interações de partículas na assimetria entre matéria e antimatéria que tornou o universo como o conhecemos – e a vida – possível.

“A formação de leptógenos está entre os mecanismos mais convincentes que geram assimetria matéria-antimatéria”, disse o Dr. Cui em um comunicado. “Envolve uma nova partícula fundamental, o neutrino destro.”

Dr. Coy acrescentou que gerar o neutrino da direita requer muito mais energia do que pode ser gerada em colisões de partículas na Terra.

“Testar a formação de leptógenos é quase impossível, porque a massa do neutrino destro é geralmente em grandes números que excedem a capacidade do maior colisor já feito, o Grande Colisor de Hádrons”, disse ela.

A visão da Dra. Koi e seus coautores era que os cientistas talvez não precisassem construir um colisor de partículas mais poderoso, porque as mesmas condições que eles gostariam de criar em tal experimento já existiam em algumas partes do universo primitivo. O período inflacionário, a era da mesma expansão exponencial do tempo e do espaço que durou milissegundos após o Big Bang, ….

“A inflação cósmica proporcionou um ambiente muito energético, permitindo a produção de novas partículas pesadas além de suas interações”, disse o Dr. Coy. “O universo inflacionário se comportou exatamente como o colisor cósmico, exceto que a energia era até 10 bilhões de vezes maior do que qualquer colisor feito pelo homem.”

Além disso, os resultados desses experimentos naturais do Cosmic Collider podem ser preservados hoje na distribuição de galáxias, bem como no fundo cósmico de microondas, o brilho posterior do Big Bang, do qual os astrofísicos extraíram muito de sua compreensão atual da evolução do universo. . .

“Especificamente, mostramos que os pré-requisitos para a geração de assimetria, incluindo as interações e massas do neutrino da direita, que é o jogador-chave aqui, podem deixar marcas distintas nas estatísticas da distribuição espacial das galáxias ou no fundo cósmico de micro-ondas. ” disse o Dr. Fazer essas medições, no entanto, continua a ser feito, ela acrescentou. “Observações astrofísicas esperadas nos próximos anos podem detectar tais sinais e revelar a origem cósmica da matéria.”