Um neutrino pesado que os físicos deixaram em grande parte de lado por décadas pode ser parte da resposta a uma pergunta básica da física: por que o universo tem matéria, e não apenas o vazio. A proposta é de pesquisadores da Universidade de Southampton e do Instituto Indiano de Tecnologia de Kanpur. O estudo saiu na Physical Review Letters, revista científica da Sociedade Americana de Física.
A partícula é chamada de neutrino pesado “desacoplado”. O neutrino comum é uma partícula levíssima, que quase não interage com a matéria do dia a dia. Esse parente mais pesado, ainda hipotético, costumava ser considerado ligado fraco demais às outras partículas para pesar na história do universo.
Os cálculos da equipe apontam outro caminho: como ele vive muito, pode ter durado o bastante para dominar por um tempo a densidade de energia do universo (a energia concentrada em cada pedaço de espaço) enquanto o cosmos esfriava.
Segundo Sudipta Show, coautor do estudo no instituto de Kanpur, a partícula pode ter mudado de forma drástica a expansão do universo jovem. “Essa mudança drástica na expansão inicial do cosmos deixa marcas distintas, mas detectáveis, por exemplo nas ondas gravitacionais primordiais”, afirmou. Ondas gravitacionais são ondulações no tecido do espaço e do tempo. Os cientistas acreditam que processos do universo muito jovem podem ter gerado ondas assim, que guardam informação sobre aquela época.
Os cientistas acreditam que matéria e antimatéria surgiram em quantidades quase iguais no começo do universo. Quando as duas se encontram, se anulam e liberam energia. Com quantidades idênticas, quase toda a matéria poderia ter sumido, sem sobrar material para estrelas, planetas ou vida.
Por razões que os físicos ainda tentam explicar, ficou um pouco mais de matéria. “O fato de estarmos aqui prova que houve uma assimetria entre matéria e antimatéria”, disse Rishav Roshan, de Southampton, um dos autores.
Para Roshan, o neutrino desacoplado mudou a temperatura em que partículas fundamentais, como os elétrons e outros léptons, interagiam com suas antipartículas com a ajuda do bóson de Higgs. Esse bóson é uma partícula fundamental ligada ao mecanismo que dá massa a muitas partículas elementares. O pesquisador compara essa temperatura a um interruptor, que molda a forma como o desequilíbrio entre matéria e antimatéria foi construído. Ao mudar o momento dessas interações, a partícula pode ter influenciado o resultado.
As tentativas anteriores de explicar a vitória da matéria em geral deixavam essa partícula de fora. Como ela interage muito pouco com as outras, os cientistas supunham que teria pouco efeito nos processos que criaram o desequilíbrio. O novo trabalho contesta essa ideia: segundo a equipe, mesmo uma partícula de interação fraquíssima poderia afetar de forma indireta as condições em que a matéria ganhou vantagem.
“Esse neutrino pesado desacoplado foi descartado por muito tempo como um detalhe de fundo irrelevante na física de partículas”, disse Roshan. “Mas ele decai de forma incrivelmente lenta.”
Por enquanto, a explicação continua teórica. O teste possível está nas ondas antigas. Segundo a teoria, o domínio do neutrino pesado pode ter deixado padrões reconhecíveis nesses sinais. Detectá-los poderia, com o tempo, mostrar se a partícula proposta de fato influenciou os primeiros momentos do universo.
