O neutrino pesado no Universo pode ajudar a explicar um dos maiores mistérios da física: por que existe matéria suficiente no cosmos para formar estrelas, planetas e a nós mesmos.
A hipótese foi divulgada em um estudo publicado na revista científica Physical Review Letters por pesquisadores da Universidade de Southampton, no Reino Unido, e do Instituto Indiano de Tecnologia de Kanpur, investigando como o neutrino pesado no Universo atuou após o surgimento do cosmos.
O trabalho concentra sua análise em uma variante de alta massa do neutrino, partícula conhecida por interagir muito pouco com a matéria. Durante décadas, essa versão pesada recebeu pouca atenção dos cientistas exatamente por quase não interagir com outras partículas e aparentar pouca influência nas transformações que moldaram o espaço.
Os neutrinos tradicionais são elementos quase sem massa e sem carga elétrica que cruzam a matéria praticamente sem deixar vestígios, recebendo o apelido de ‘partículas fantasma’. Recentemente, pesquisas focadas em neutrinos renderam o Nobel de Física ao pesquisador Francis Halzen.
O desequilíbrio entre matéria e antimatéria
De acordo com os modelos teóricos vigentes, matéria e antimatéria deveriam ter sido geradas em volumes extremamente similares nos primeiros instantes após o Big Bang. Contudo, o contato mútuo entre matéria e antimatéria resulta em aniquilação mútua com liberação intensa de energia. Caso a produção tivesse sido rigorosamente idêntica, praticamente nenhuma matéria teria restado para compor a estrutura atual do cosmos.
Enquanto a matéria constitui tudo o que forma pessoas, objetos, estrelas e planetas, a antimatéria funciona como uma contraparte com características opostas. Físicos já conseguiram sintetizar antipartículas e antiátomos em ambiente laboratorial, mas estruturas cósmicas dominadas por antimatéria nunca foram localizadas.
“O fato de estarmos aqui prova que ocorreu uma assimetria entre matéria e antimatéria”, afirmou Rishav Roshan, da Universidade de Southampton e um dos autores do estudo.
Como atuou o neutrino pesado no Universo primordial
Segundo a pesquisa, o neutrino pesado no Universo primitivo teria sobrevivido por tempo suficiente para alterar temporariamente a forma como o cosmos se expandia logo após o Big Bang.
À medida que o espaço se expandia e espalhava a energia por uma área progressivamente maior, ocorria o resfriamento cósmico. Sob essas condições, essas partículas específicas podem ter retido e concentrado uma fatia expressiva da energia geral do cosmos antes de sofrerem desintegração total.
Essa interferência temporária no ritmo de expansão alterou a temperatura na qual outras partículas passaram a interagir umas com as outras. Dessa forma, os cientistas apontam que o neutrino pesado no Universo pode ter ajudado a inclinar a balança a favor da matéria ainda nos momentos iniciais da formação cósmica.
A assimetria resultante teria sido extremamente diminuta, quase imperceptível, porém suficiente para preservar a fração de matéria necessária para que, ao longo de bilhões de anos, surgissem galáxias, sistemas estelares e toda a realidade conhecida.
Caminhos futuros para testar a teoria
Os autores ressaltam que o trabalho apresenta um cálculo teórico sobre como o neutrino pesado no Universo teria afetado a evolução cósmica, mas não encerra a questão de forma definitiva.
“Essa pesquisa nos aproxima de uma explicação para o desequilíbrio entre matéria e antimatéria, mas ainda há incertezas importantes sobre as propriedades desse neutrino e sobre o que aconteceu no Universo primordial”, acrescenta Rishav em entrevista.
Para testar as conclusões em pesquisas futuras, os cientistas sugerem dois métodos centrais: a obtenção de medições significativamente mais precisas sobre as propriedades dos neutrinos e o rastreamento de ondas gravitacionais primordiais. Essas ondas consistem em pequenas ondulações no tecido do espaço-tempo provocadas por fenômenos extremos do período inicial e podem registrar a mecânica de expansão do cosmos jovem.
Além disso, o entendimento detalhado dessa dinâmica pode colaborar na elucidação de outros enigmas astronômicos, como as propriedades da matéria escura e os períodos de expansão do Universo.
