Um novo estudo pode ajudar a responder a um dos maiores mistérios do universo: por que há mais matéria do que antimatéria? Essa resposta, por sua vez, poderia explicar por que existe tudo, de átomos a buracos negros.
Bilhões de anos atrás, logo após o Big Bang, a inflação cósmica estendeu a minúscula semente do nosso universo e transformou energia em matéria. Os físicos acham que a inflação criou inicialmente a mesma quantidade de matéria e antimatéria, que se aniquilam quando em contato. Mas então aconteceu algo que inclinou a balança a favor da matéria, permitindo que tudo o que pudéssemos ver e tocar existisse - e um novo estudo sugere que a explicação está oculta em pequenas ondulações no espaço-tempo.
"Se você começar com um componente igual de matéria e antimatéria, acabará tendo nada", porque a antimatéria e a matéria têm carga igual, mas oposta, disse o principal autor do estudo Jeff Dror, pesquisador de pós-doutorado da Universidade da Califórnia. , Berkeley e pesquisador de física no Laboratório Nacional Lawrence Berkeley. "Tudo apenas aniquilaria."
Obviamente, tudo não aniquilou, mas os pesquisadores não sabem ao certo. A resposta pode envolver partículas elementares muito estranhas conhecidas como neutrinos, que não possuem carga elétrica e podem atuar como matéria ou antimatéria.
Uma idéia é que, cerca de um milhão de anos após o Big Bang, o universo esfriou e passou por uma transição de fase, um evento semelhante ao de como a água fervente transforma o líquido em gás. Essa mudança de fase fez com que os neutrinos em decomposição criassem mais matéria do que antimatéria em uma "pequena quantidade", disse Dror. Mas "não existem maneiras muito simples - ou quase todas - de sondar e entender se isso realmente ocorreu no universo primitivo".
Mas Dror e sua equipe, através de modelos e cálculos teóricos, descobriram uma maneira de podermos ver essa transição de fase. Eles propuseram que a mudança teria criado fios de energia extremamente longos e extremamente finos chamados "cordas cósmicas" que ainda permeiam o universo.
Dror e sua equipe perceberam que essas cordas cósmicas provavelmente criariam pequenas ondulações no espaço-tempo chamadas ondas gravitacionais. Detecte essas ondas gravitacionais e podemos descobrir se essa teoria é verdadeira.
As ondas gravitacionais mais fortes do nosso universo ocorrem quando uma supernova, ou explosão estelar, acontece; quando duas estrelas grandes orbitam uma na outra; ou quando dois buracos negros se fundem, de acordo com a NASA. Mas as ondas gravitacionais propostas causadas por cordas cósmicas seriam muito menores do que as que nossos instrumentos detectaram antes.
No entanto, quando a equipe modelou essa transição de fase hipotética sob várias condições de temperatura que poderiam ter ocorrido durante essa transição, eles fizeram uma descoberta encorajadora: em todos os casos, as cordas cósmicas criariam ondas gravitacionais que seriam detectáveis por futuros observatórios, como o A Antena Espacial a Interferômetro a Laser (LISA) da Agência Espacial Européia e propôs o Big Bang Observer e o Observatório de Ondas Gravitacionais do Interferômetro Deci-hertz da Agência de Exploração Aeroespacial do Japão (DECIGO).
"Se essas cordas forem produzidas em escalas de energia suficientemente altas, elas realmente produzirão ondas gravitacionais que podem ser detectadas por observatórios planejados", disse à Live Science Tanmay Vachaspati, físico teórico da Universidade Estadual do Arizona que não fazia parte do estudo.
Os resultados foram publicados em 28 de janeiro na revista Physical Review Letters.
Nota do editor: Esta história foi atualizada para corrigir as organizações responsáveis pelo LISA. É dirigido pela Agência Espacial Européia, não pela NASA, que é colaboradora do projeto.
