Os cientistas há muito que ficam intrigados com o facto de o Universo parecer ser composto quase exclusivamente de matéria. Esse quebra-cabeça é geralmente apresentado em termos de uma assimetria:em outras palavras, deveria haver quantidades iguais de matéria e antimatéria. Por que as condições cósmicas iniciais tiveram um desvio minúsculo da simetria matéria-antimatéria para produzir quase exclusivamente matéria é um dos maiores mistérios da ciência moderna. Agora, pesquisadores da Universidade da Califórnia, Berkeley, e da Universidade de Yale podem ter encontrado uma explicação parcial.

Num artigo submetido à revista Physical Review Letters, os investigadores propõem um novo mecanismo que gera massas ligeiramente diferentes para o protão e o antipróton, o que permitiu ao Universo evoluir para um estado contendo muito mais matéria do que antimatéria.

“Muitos modelos foram propostos para explicar este mistério, mas o problema com a grande maioria destes modelos é que eles requerem condições no Universo primordial que não têm quaisquer explicações óbvias”, disse Hitoshi Murayama, professor de física da UC Berkeley. . "Em nosso trabalho, descobrimos que um mecanismo simples e muito bem motivado surge naturalmente de uma extensão amplamente estudada e conhecida do modelo padrão, chamada Supersimetria."

De acordo com o Modelo Padrão da Física, toda matéria é composta de partículas subatômicas chamadas quarks e léptons, e as forças que atuam entre essas partículas são mediadas por bósons. O Modelo Padrão também prevê a existência de antipartículas para cada uma dessas partículas, que possuem a mesma massa que suas partículas correspondentes, mas carga elétrica oposta.

No universo primitivo, pensa-se que partículas e antipartículas foram criadas em quantidades iguais. No entanto, numa pequena fração de segundo, a grande maioria destas partículas e antipartículas aniquilou-se umas às outras, deixando para trás um pequeno excesso de matéria. Esse excesso de matéria é o que eventualmente formou as galáxias e estrelas que vemos hoje no universo.

Os pesquisadores descobriram que a versão supersimétrica do Modelo Padrão leva naturalmente a uma pequena diferença de massa entre o próton e o antipróton. Esta diferença de massa é suficiente para permitir que o universo evolua para um estado contendo muito mais matéria do que antimatéria.

No modelo supersimétrico, supõe-se que o próton e o antipróton sejam compostos de três quarks, um dos quais é um "quark supersimétrico" pesado, exclusivo do modelo supersimétrico. Os pesquisadores propõem que a interação entre os quarks pesados ​​e a partícula de Higgs poderia gerar a diferença de massa entre o próton e o antipróton.

“O mecanismo que propomos requer apenas uma pequena modificação do Modelo Padrão, o que é bastante convincente do ponto de vista teórico”, disse Murayama. "O nosso próximo passo é ver se a nossa proposta é consistente com vários dados experimentais, como os obtidos pelo LHC no CERN."

Se a proposta dos investigadores estiver correta, poderá fornecer uma explicação parcial para o grande mistério de por que o universo tem menos antimatéria do que matéria. Também poderia fornecer insights sobre a natureza da supersimetria, uma teoria que tem sido amplamente estudada na física, mas que ainda não foi confirmada experimentalmente.