'O Majorano' – uma partícula bizarra que é o seu oposto – poderia explicar os maiores mistérios do universo, afirmam os cientistas
Uma família oculta de “partículas fantasmas” pode ser responsável por toda a matéria escura no universo – e a razão pela qual existe alguma matéria, sugere um estudo recente de pré-impressão.
Uma das questões mais intrigantes da moderna cosmologia é por isso que o universo está cheio de matéria em primeiro lugar. O problema é que quase todas as reações fundamentais de partículas produzem números exatos de partículas de matéria e antimatéria, que depois se aniquilam em flashes de energia. Mas o universo tem abundância de matéria e muito pouca antimatéria. Então, por que tudo não desapareceu no início do universo?
O problema é conhecido como bariogênese, e a hipótese principal é que algum processo desconhecido levou a um desequilíbrio da matéria sobre a antimatéria nos primeiros momentos do Big Bang. Mas o que poderia ter sido esse processo?
Uma nova pesquisa sugere que a resposta pode estar em pequenas partículas fantasmagóricas conhecidas como neutrinos. A pesquisa foi publicada em 18 de dezembro no servidor de pré-impressão arXiv e ainda não foi revisado por pares.
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Existem três variedades de neutrinos e todas elas têm propriedades bizarras. Por um lado, eles acabaram de um pouquinho de massamuito menor até mesmo do que a massa dos elétrons. Eles também são todos “canhotos”, o que significa que seus spins internos se orientam em apenas uma direção enquanto viajam, ao contrário de todas as outras partículas que podem se orientar em ambas as direções.
Isto levou à especulação de que pode haver mais variedades de neutrinos por aí que ainda não detectámos – as contrapartes destras dos neutrinos conhecidos. Isso ocorre porque as interações entre as variedades de neutrinos canhotos e destros podem fazer com que eles tenham massa.
Um universo despedaçado
Em seu artigo recente, os pesquisadores propuseram um modelo no qual existem duas espécies de neutrinos destros que possuem massas muito elevadas. O modelo mostrou que nos primeiros momentos do universo, os neutrinos destros e canhotos estavam em perfeito equilíbrio. Mas como o cosmos se expandiu e esfriou, esse equilíbrio foi quebrado, levando a uma quebra de simetrias que fez com que os neutrinos canhotos adquirissem sua massa e os neutrinos destros 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 sua simetria quebrada desencadeou uma reação em cadeia que desequilibrou o delicado equilíbrio entre matéria e antimatéria. Em segundo lugar, os neutrinos destros misturaram-se para criar uma partícula totalmente nova, apelidada de Majorana. O Majoran é uma partícula hipotética que é a sua própria antipartícula, 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 daqueles tempos antigos, constituindo a maior parte da massa de todas as galáxias, mas permanecendo invisível e evasivo. Em outras palavras, seria um candidato a matéria escuraa misteriosa substância oculta que preenche o cosmos.
É uma proposta audaciosa, mas abrangente. Segundo os pesquisadores, um único mecanismo poderia explicar as estranhas propriedades dos neutrinos, a bariogênese que levou ao domínio da matéria no universo e ao surgimento da misteriosa matéria escura.
Até o momento, não houve nenhuma evidência experimental da existência de quaisquer neutrinos destros, muito menos de algo ainda mais exótico como o Majorano. Mas os investigadores prevêem que, se o Majoran existir, poderá estar dentro da faixa de detectabilidade de uma série de experiências de neutrinos, como o Super-Kamiokande e o Borexino – dois detectores subterrâneos de neutrinos baseados no Japão e em Itália, respectivamente. 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 para resolver uma série de mistérios cosmológicos.
