Ondas recentemente descobertas do espaço-tempo chamadas ondas gravitacionais podem conter evidências para provar a teoria de que a vida sobreviveu ao Big Bang por causa de uma transição de fase que permitiu às partículas de neutrino reorganizar a matéria e a antimatéria, explica um novo estudo de uma equipe internacional de pesquisadores.

Como fomos salvos de uma aniquilação completa não é uma questão na ficção científica ou em um filme de Hollywood. De acordo com a teoria do Big Bang da cosmologia moderna, a matéria foi criada com uma quantidade igual de antimatéria. Se tivesse ficado assim, matéria e anti-matéria deveriam eventualmente ter se encontrado e aniquilado um a um, levando a uma aniquilação completa.

Mas nossa existência contradiz essa teoria. Para superar uma aniquilação completa, o Universo deve ter transformado uma pequena quantidade de antimatéria em matéria, criando um desequilíbrio entre eles. O desequilíbrio necessário é apenas uma parte em um bilhão. Mas permanece um mistério completo quando e como o desequilíbrio foi criado.

“O Universo se torna opaco à luz quando olhamos para trás, cerca de um milhão de anos após seu nascimento. Isso nos leva à questão fundamental de 'por que estamos aqui?' difícil de responder, "diz o co-autor do artigo Jeff Dror, pós-doutorado na Universidade da Califórnia, Berkeley, e pesquisador de física no Laboratório Nacional Lawrence Berkeley.

Uma vez que matéria e anti-matéria têm cargas elétricas opostas, eles não podem se transformar um no outro, a menos que sejam eletricamente neutros. Neutrinos são as únicas partículas de matéria elétrica neutra que conhecemos, e eles são os concorrentes mais fortes para fazer esse trabalho. Uma teoria que muitos pesquisadores sustentam é que o Universo passou por uma transição de fase para que os neutrinos pudessem reorganizar a matéria e a antimatéria.

"Uma transição de fase é como ferver água em vapor, ou água de resfriamento em gelo. O comportamento da matéria muda em temperaturas específicas chamadas de temperatura crítica. Quando um determinado metal é resfriado a uma temperatura baixa, ele perde a resistência elétrica completamente por uma transição de fase, tornando-se um supercondutor. É a base da Imagem por Ressonância Magnética (MRI) para o diagnóstico de câncer ou da tecnologia maglev que faz um trem flutuar de forma que ele possa correr a 480 quilômetros por hora sem causar tontura. Assim como um supercondutor, a transição de fase no início do Universo pode ter criado um tubo muito fino de campos magnéticos chamados cordas cósmicas, "explica o co-autor do artigo Hitoshi Murayama, Professor de Física MacAdams da Universidade da Califórnia, Berkeley, Pesquisador principal do Instituto Kavli de Física e Matemática do Universo, Universidade de Tóquio, e cientista sênior do corpo docente do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley.

Dror e Murayama fazem parte de uma equipe de pesquisadores do Japão, EUA e Canadá, que acreditam nas cordas cósmicas, tentam se simplificar, levando a pequenas oscilações do espaço-tempo chamadas ondas gravitacionais. Estes podem ser detectados por futuros observatórios espaciais, como LISA, BBO (Agência Espacial Europeia) ou DECIGO (Agência Japonesa de Exploração Astronáutica) para quase todas as temperaturas críticas possíveis.

"A recente descoberta de ondas gravitacionais abre uma nova oportunidade de olhar para trás, no tempo, como o Universo é transparente à gravidade todo o caminho de volta ao início. Quando o Universo poderia ter sido um trilhão a um quatrilhão de vezes mais quente do que o lugar mais quente do Universo hoje, os neutrinos provavelmente se comportaram da maneira que exigimos para garantir nossa sobrevivência. Demonstramos que eles provavelmente também deixaram para trás um fundo de ondulações gravitacionais detectáveis ​​para nos informar, "diz o co-autor do artigo Graham White, um pós-doutorado no TRIUMF.

"As cordas cósmicas costumavam ser populares como uma forma de criar pequenas variações nas densidades de massa que eventualmente se tornaram estrelas e galáxias, mas morreu porque os dados recentes excluíram esta ideia. Agora com nosso trabalho, a ideia volta por um motivo diferente. Isso é emocionante! ", Diz Takashi Hiramatsu, um pós-doutorado no Institute for Cosmic Ray Research, Universidade de Tóquio, que executa o detector de ondas gravitacionais do Japão KAGRA e experimentos Hyper-Kamiokande.

"A onda gravitacional de cordas cósmicas tem um espectro muito diferente de fontes astrofísicas, como a fusão de buracos negros. É bastante plausível que estaremos completamente convencidos de que a fonte é de fato cordas cósmicas, "diz Kazunori Kohri, Professor Associado do Centro de Teoria da Organização de Pesquisa do Acelerador de Alta Energia no Japão.

"Seria muito emocionante saber por que existimos, "diz Murayama." Esta é a questão fundamental na ciência. "

O artigo foi publicado como sugestão do editor em Cartas de revisão física online em 28 de janeiro, 2020.