Pequenas partículas subatômicas chamadas neutrinos podem ajudar a responder a uma pergunta realmente grande: por que todas as coisas existem?
Um novo resultado reafirma sugestões anteriores de que os neutrinos se comportam de maneira diferente dos seus colegas de antimatéria, antineutrinos, físicos com o relatório T2K do experimento com neutrinos. Se confirmada, a divergência das partículas pode ajudar a revelar como o universo evitou se tornar um terreno baldio vazio.
O cosmos está cheio de matéria. Sua contraparte, antimatéria, é muito menos comum. Mas, no cosmos recém-nascido, ambos existiam em igual medida. Como as partículas de matéria e antimatéria se aniquilam quando se reúnem, isso deveria ter deixado o cosmos cheio de nada além de energia.
Para que o universo se forme como o conhecemos, algo deve ter levado a balança para a matéria. O novo resultado, se reforçado por medidas futuras, apoiaria um palpite de longa data de que os neutrinos são essenciais para explicar como a matéria ganhou vantagem.
“Isso é definitivamente muito emocionante e motivador”, diz o físico de neutrinos Georgia Karagiorgi, da Columbia University, que não esteve envolvido no estudo. Os cientistas do T2K se recusaram a comentar o artigo, publicado em 9 de outubro no arXiv.org, pois o resultado ainda não foi revisado por pares.
Cada partícula de matéria conhecida tem uma imagem invertida de antimatéria com a carga elétrica oposta. O análogo da antimatéria de um elétron, por exemplo, é um pósitron. Normalmente, matéria e antimatéria se comportam de maneira semelhante, além de suas cargas opostas. Mas os dois às vezes podem divergir, um efeito conhecido como violação de CP (por “paridade de cobrança”). Se os neutrinos violam a CP hoje, sugerem as teorias, os primeiros momentos do universo podem ter sido afetados por uma violação adicional da CP que explicaria como a matéria prevalecia.
Para testar a violação de CP em neutrinos, os pesquisadores da T2K enviaram feixes compostos por neutrinos ou antineutrinos em uma caminhada de quase 300 quilômetros pelo Japão para um detector subterrâneo no Observatório Kamioka, em Hida. Havia uma razão para a longa jornada: enquanto viajam, os neutrinos podem oscilar, o que significa que se transformam em três tipos de partículas – neutrinos de elétrons, neutrinos de múon e neutrinos de tau. O mesmo vale para os antineutrinos.
Os feixes de T2K consistem inicialmente em neutrinos de múons ou antineutrinos de múons. Os pesquisadores contaram a frequência com que as partículas se converteram em neutrinos de elétrons ou antineutrinos de elétrons. Recolhidos por quase uma década, os dados sugerem que os neutrinos oscilaram mais do que o esperado, enquanto os antineutrinos oscilaram menos do que o esperado – um sinal de violação da CP.
O resultado continua com um “acúmulo lento” de evidências de violação de PC em neutrinos, diz Jonathan Link, da Virginia Tech, da Virginia Tech, em Blacksburg. Resultados anteriores do T2K mostraram sinais iniciais de violação da CP. Mas os novos resultados restringem a quantidade de violação de CP – medida por uma quantidade conhecida como delta CP – melhor do que nunca.
Pela primeira vez, os pesquisadores estão começando a restringir os valores potenciais do delta CP, concluindo com uma significância de três sigma, ou cerca de um nível de confiança de 99,7%, que certos valores não são possíveis. Os cientistas ainda não são capazes de dizer se a violação de CP ocorre, no entanto.
É um momento emocionante para ser um físico neutrino, diz Patricia Vahle, da William & Mary, em Williamsburg, Virgínia. “Estamos fechando as coisas que queríamos medir há muito, muito tempo, então cada pequeno passo à frente é bonito emocionante “, ela diz.
Publicado em 01/12/2019
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