Com a ajuda de simulações de computador, os pesquisadores da física de partículas podem explicar por que existe mais matéria do que antimatéria no Universo. As simulações oferecem uma nova maneira de examinar as condições após o Big Bang, e poderia fornecer respostas a algumas questões fundamentais na física de partículas.

No modelo padrão da física de partículas, quase não há diferença entre matéria e antimatéria. Mas há uma abundância de evidências de que nosso universo observável é composto apenas de matéria - se houvesse alguma antimatéria, seria aniquilado com matéria próxima para produzir radiação gama de intensidade muito alta, que não foi observada. Portanto, descobrir como acabamos com uma abundância de apenas matéria é uma das maiores questões em aberto na física de partículas.

Por causa dessa e de outras lacunas no Modelo Padrão, os físicos estão considerando teorias que adicionam algumas partículas extras de maneiras que ajudarão a resolver o problema. Um desses modelos é chamado de Modelo Two Higgs Doublet, que, apesar do nome, na verdade, adiciona quatro partículas extras. Este modelo pode ser feito para concordar com todas as observações da física de partículas feitas até agora, incluindo alguns do Grande Colisor de Hádrons do CERN, mas não estava claro se também poderia resolver o problema do desequilíbrio matéria-antimatéria. O grupo de pesquisa, liderado por uma equipe da Universidade de Helsinque, começou a enfrentar o problema de um ângulo diferente. Suas descobertas foram publicadas em um artigo no Cartas de revisão física .

Cerca de dez picossegundos após o Big Bang - bem na época em que o bóson de Higgs estava sendo ativado - o universo era um plasma quente de partículas.

“A técnica de redução dimensional permite substituir a teoria que descreve este plasma quente por uma teoria quântica mais simples com um conjunto de regras que todas as partículas devem seguir”, explica o Dr. David Weir, o autor correspondente do artigo.

"Acontece que quanto mais pesado, partículas mais lentas não importam muito quando essas novas regras são impostas, então terminamos com uma teoria muito menos complicada. "

Esta teoria pode então ser estudada com simulações de computador, que fornecem uma imagem clara do que aconteceu. Em particular, eles podem nos dizer quão violentamente fora de equilíbrio o universo estava quando o bóson de Higgs foi ativado. Isso é importante para determinar se havia espaço para produzir a assimetria matéria-antimatéria nesta época da história do universo usando o Modelo Doublet de Dois Higgs.

"Nossos resultados mostraram que é realmente possível explicar a ausência de antimatéria e permanecer de acordo com as observações existentes", Dr. Weir observa. Mais importante, fazendo uso de redução dimensional, a nova abordagem era completamente independente de qualquer trabalho anterior neste modelo.

Se o bóson de Higgs ligasse de forma violenta, teria deixado ecos. À medida que as bolhas da nova fase do universo se nucleavam, muito parecido com as nuvens, e se expandiu até que o universo era como um céu nublado, as colisões entre as bolhas teriam produzido muitas ondas gravitacionais. Pesquisadores da Universidade de Helsinque e de outros lugares estão agora se preparando para procurar essas ondas gravitacionais em missões como o projeto europeu LISA.