Novos resultados mostram uma diferença na maneira como neutrinos e antineutrinos se comportam, o que poderia ajudar a explicar por que existe tanta matéria no universo.

Os resultados, anunciado hoje pela equipe internacional de cientistas, incluindo um grande grupo do Imperial College London, sugerem que pode haver uma diferença entre o comportamento da matéria e da antimatéria.

A Colaboração T2K de cientistas estuda as propriedades dos neutrinos e suas contrapartes de antimatéria, antineutrinos. Neutrinos são partículas fundamentais que compõem nosso universo e estão entre as menos compreendidas. No entanto, a cada segundo, cerca de 50 trilhões de neutrinos do Sol passam pelo seu corpo.

Compreender se neutrinos e antineutrinos se comportam de maneira diferente é importante, porque se todos os tipos de matéria e antimatéria se comportam da mesma maneira, eles deveriam ter se eliminado completamente logo após o Big Bang. Se fosse esse o caso, nosso universo não existiria.

Neutrinos e antineutrinos podem mudar entre três 'sabores' enquanto viajam, chamado elétron, neutrinos de múon e tau. As mudanças entre os três sabores são conhecidas como oscilações.

Para explorar essas oscilações, o experimento T2K dispara um feixe de neutrinos ou antineutrinos do laboratório J-PARC na costa leste do Japão. Quando o feixe atinge o detector Super-Kamiokande, 295 km de distância, no oeste do Japão, os cientistas procuram, então, uma diferença nas oscilações de neutrinos e antineutrinos.

Os últimos resultados experimentais observaram oscilações que resultaram no aparecimento de neutrinos e antineutrinos de elétrons. Houve uma taxa de aparecimento de neutrinos de elétrons mais alta do que o esperado em comparação com o aparecimento de antineutrinos de elétrons.

Testando uma nova física fundamental

Dr. Morgan Wascko, co-porta-voz internacional do experimento T2K do Departamento de Física do Imperial College London, disse:"O resultado atual do T2K mostra uma dica fascinante de que há uma assimetria entre o comportamento dos neutrinos e antineutrinos; em outras palavras, uma assimetria entre o comportamento da matéria e da antimatéria. Agora precisamos coletar mais dados para aumentar o significado de nossa observação assimetria."

A Colaboração T2K é uma equipe internacional de cerca de 500 físicos de 63 institutos em 11 países, incluindo o Reino Unido, Japão, os EUA, Canadá, França, e Suíça. Uma grande equipe do Departamento de Física do Imperial, liderado pelo Dr. Yoshi Uchida e Dr. Wascko, estava envolvido na produção do resultado mais recente, incluindo alunos e pós-doutorandos.

Dr. Patrick Dunne, um dos analisadores de chumbo do resultado, disse:"O papel que eu e vários outros na Imperial desempenhamos é fazer a análise estatística para reunir todo esse trabalho em um resultado final. Passamos meses verificando se contabilizamos tudo sobre nosso detector e nosso modelo de como os neutrinos interagem .

"Depois que tudo isso estiver concluído, um dos grandes privilégios de ser uma das pessoas que dá esse passo final é saber o resultado um pouco mais cedo do que todos, o que é realmente emocionante.

"Esperançosamente, essas indicações nos dizem que a configuração atual, e os experimentos que planejamos seguir, será capaz de realizar medições precisas dessas diferenças matéria-antimatéria. A compatibilidade com essas medições será um teste muito importante para que as novas teorias fundamentais da física passem. "

De super a hiper

Embora este trabalho seja promissor, ainda existem incertezas sistemáticas, portanto, a equipe T2K está projetando uma atualização do detector para aumentar sua sensibilidade.

Dr. Phillip Litchfield, que liderou a revisão da análise de Imperial, disse:"O experimento futuro em que Imperial está mais envolvido é o Hiper-Kamiokande, a atualização para o detector Super-Kamiokande.

"Isso alcançará resultados muito mais precisos (e, portanto, também mais definitivos) simplesmente pelo fato de ser maior e observar centenas de vezes mais neutrinos do que coletamos até agora. Nesse aspecto, é como obter uma imagem melhor da natureza por ter um melhor câmera.

"Mas outra possibilidade em que estamos ativamente envolvidos é colocar um segundo módulo detector muito mais longe na mesma linha de luz, na Coreia do Sul, e não no Japão. Com efeito, isso nos permite observar os mesmos fenômenos de um ângulo diferente. "

Embora a equipe possa ter que esperar por atualizações e novos experimentos para confirmar o resultado, O Dr. Litchfield observa que a ciência está avançando muito mais rápido do que o previsto. Ele disse:"É muito empolgante que possamos produzir esses resultados tão rapidamente.

"T2K teve, de certa forma, sorte quando descobrimos o surgimento do neutrino do elétron em 2013, o efeito observado foi muito maior do que o esperado quando projetamos o experimento. Se você me perguntasse em 2010 quando veríamos o resultado atual, Eu teria adivinhado em meados da década de 2020.

"A incrível velocidade com que estamos encontrando esses resultados é um desafio em si - temos que olhar para todos os nossos modelos e técnicas de análise e garantir que eles sejam detalhados e robustos o suficiente para tornar esta medição mais complicada, não o mais simples que imaginávamos que ainda poderíamos estar trabalhando em 2017. "