Novos resultados do CERN podem explicar uma das maiores lacunas do Modelo Padrão da Física

Das muitas perguntas não respondidas sobre a Física, o mistério da assimetria matéria-antimatéria é um dos maiores.

 

As quantidades de matéria e antimatéria produzidas pelo Big Bang deveriam ter se cancelado mutuamente, resultando em um Universo com poucas partículas. Agora, novos resultados do CERN poderiam explicar o paradoxo de nossa própria existência. De acordo com o problema da assimetria, as leis da física preveem que, para cada partícula de matéria regular, há uma antipartícula igual e oposta. Isso significa que para cada elétron carregado negativamente, há um pósitron positivamente carregado. E para cada átomo de hidrogênio regular, há um átomo de anti-hidrogênio.

 

Se uma antipartícula encontrar uma partícula regular, elas se aniquilarão, liberando energia sob a forma de luz. O problema surge quando consideramos que o Modelo Padrão da Física prevê que o Big Bang teria produzido quantidades iguais de partículas em matéria e antimatéria – chamadas de matéria bariônica e matéria não bariônica. Baryons são um tipo crucial de partícula subatômica que compõem a maior parte da massa da matéria visível no Universo.

 

O fato de termos acabado com muito mais matéria bariônica do que com sua oposta é um problema, porque as quantidades iguais produzidas pelo Big Bang deveriam ter sido canceladas, resultando em um Universo com poucas partículas. O Modelo Padrão leva em conta uma pequena quantidade de assimetria em partículas Baryon, mas certamente não pode explicar a superabundância que vemos da matéria bariônica hoje.

 

A violação de simetria implica que as leis da física não são as mesmas para a matéria e partículas antimatéria. Os físicos têm tentado descobrir onde essas leis poderiam divergir – um fenômeno conhecido como violação de carga paritária (CP). A pesquisa encontrou provas da violação de CP no mésons – parte da família de partículas Hádron – mas para prever a quantidade de matéria no Universo existente hoje, temos que encontrar bárions também.

 

Há mais de meio século, os cientistas procuram evidências de violação de CP em bárions. Utilizando um dos detectores Large Hadron Collider (LHC) do CERN, na Suíça, os pesquisadores parecem ter finalmente encontrado alguma evidência. Usando o detector LHCb, a equipe produziu enormes quantidades de um tipo específico de bárions – o baryon Λb0 – e sua versão antipartícula – Λb0-bar. Eles observaram cada um se deteriorado em prótons e três partículas carregadas, chamadas pions, reagindo quando esmagados juntos.

 

“A alta taxa de produção desses baryons no LHC, e as capacidades especializadas do detector LHCb, permitiram que coletássemos uma amostra pura de cerca de 6.000 desses decaimentos“, explicou a equipe. O fato de que essas partículas se decompõem em componentes separados é importante, porque qualquer diferença significativa – ou assimetria – entre as quantidades de matéria e antimatéria baryons seria o resultado da violação CP. Considerando quão bem-sucedido o LHCb provou ser na produção dessas reações até agora, é provável que seja uma questão de tempo antes de vermos os resultados reforçados ou refutados.

 

O estudo foi publicado na Nature Physics.

[ Science Alert ] [ Fotos: Reprodução / Science Alert ]