p Alysia Marino e Eric Zimmerman, físicos da CU Boulder, têm caçado neutrinos nas últimas duas décadas. p Isso não é tarefa fácil:os neutrinos estão entre as partículas subatômicas mais elusivas conhecidas pela ciência. Eles não têm carga e são tão leves - cada um tem uma massa muitas vezes menor que o elétron - que interagem apenas em raras ocasiões com o mundo ao seu redor.

p Eles também podem conter a chave para alguns dos mistérios mais profundos da física.

p Em um estudo publicado hoje na revista Natureza , Marino, Zimmerman e mais de 400 outros pesquisadores em um experimento chamado T2K chegaram mais perto de responder a um dos maiores:por que o universo não se aniquilou em uma explosão colossal de energia não muito depois do Big Bang?

p A nova pesquisa sugere que a resposta se resume a uma discrepância sutil na forma como os neutrinos e seus gêmeos do mal, os antineutrinos, se comportar - uma das primeiras indicações de que fenômenos chamados matéria e antimatéria podem não ser as imagens de espelho exatas que muitos cientistas acreditavam.

p As descobertas do grupo mostram o que os cientistas podem aprender ao estudar essas partículas despretensiosas, disse Zimmerman, professor do Departamento de Física.

p "Mesmo 20 anos atrás, o campo da física dos neutrinos era muito menor do que é hoje, " ele disse.

p Marino, um professor associado de física, concordou. "Ainda estamos tentando entender muito sobre como os neutrinos interagem, " ela disse.

p Grande explosão

p Neutrinos, que não foram detectados diretamente até a década de 1950, são frequentemente produzidos nas profundezas das estrelas e estão entre as partículas mais comuns do universo. Cada segundo, trilhões deles passam pelo seu corpo, embora poucos, ou nenhum, reajam com um único de seus átomos.

p Para entender por que essa penugem cósmica de dente-de-leão é importante, ajuda voltar ao início - o início.

p Com base em seus cálculos, os físicos acreditam que o Big Bang deve ter criado uma enorme quantidade de matéria ao lado de uma quantidade igual de antimatéria. Essas partículas se comportam exatamente como, mas tem cargas opostas de, os prótons, elétrons e todas as outras matérias que constituem tudo o que você pode ver ao seu redor.

p Há apenas um problema com essa teoria:a matéria e a antimatéria se obliteram ao entrarem em contato.

p "Nosso universo hoje é dominado pela matéria e não pela antimatéria, "Marino disse." Portanto, devia haver algum processo na física que distinguisse a matéria da antimatéria e pudesse ter dado origem a um pequeno excesso de prótons ou elétrons sobre suas antipartículas. "

p Hora extra, esse pequeno excesso tornou-se um grande excesso até que praticamente não sobrou antimatéria no cosmos. De acordo com uma teoria popular, neutrinos estão subjacentes a essa discrepância.

p Zimmerman explicou que essas partículas subatômicas vêm em três tipos diferentes, que os cientistas chamam de "sabores, "com interações únicas. Eles são o neutrino do múon, neutrino de elétrons e neutrino de tau. Você pode pensar neles como o sorvete napolitano do físico.

p Esses sabores, Contudo, não fique parado. Eles oscilam. Se você lhes der tempo suficiente, por exemplo, as chances de um neutrino do múon permanecer um neutrino do múon podem mudar. Imagine abrir seu freezer e não saber se o sorvete de baunilha que você deixou agora será de chocolate ou morango, em vez de.

p Mas o mesmo acontece com os antineutrinos? Os defensores da teoria da "leptogênese" argumentam que, se houvesse mesmo uma pequena diferença em como essas imagens no espelho se comportam, pode ajudar muito a explicar o desequilíbrio no universo.

p "O próximo grande passo na física dos neutrinos é entender se as oscilações dos neutrinos acontecem na mesma taxa que as oscilações dos antineutrinos, "Zimmerman disse.

p Viajando no Japão

p Este, Contudo, significa observar neutrinos de perto.

p O T2K, ou Tokai para Kamioka, A experiência vai longe para fazer exatamente isso. Neste esforço, cientistas usam um acelerador de partículas para disparar feixes feitos de neutrinos de um local de pesquisa em Tokai, Japão, para detectores em Kamioka - uma distância de mais de 180 milhas ou toda a largura da maior ilha do Japão, Honshu.

p Zimmerman e Marino participam da colaboração desde os anos 2000. Nos últimos nove anos, a dupla e seus colegas de todo o mundo trocaram o estudo de feixes de neutrinos do múon e antineutrinos do múon.

p Em seu estudo mais recente, os pesquisadores acertaram em cheio:esses pedaços de matéria e antimatéria parecem se comportar de maneira diferente. Neutrinos de muon, Zimmerman disse, são mais inclinados a oscilar em neutrinos de elétrons do que seus equivalentes antineutrino.

p Os resultados vêm com importantes ressalvas. As descobertas da equipe ainda são um pouco tímidas em relação ao padrão ouro da comunidade da física para uma descoberta, uma medida de significância estatística chamada "cinco sigma". A colaboração T2K já está atualizando o experimento para que possa coletar mais dados e mais rápido para atingir essa marca.

p Mas, Marino disse, os resultados fornecem uma das dicas mais tentadoras até hoje de que alguns tipos de matéria e antimatéria podem agir de maneira diferente - e não por uma quantidade trivial.

p "Para explicar os resultados do T2K, a diferença deve ser quase a maior quantidade que você poderia obter "com base na teoria, ela disse.

p Marino vê o estudo como uma janela para o fascinante mundo dos neutrinos. Existem muitas questões mais urgentes em torno dessas partículas, também:quanto, por exemplo, cada sabor de neutrino pesa? São neutrinos, em uma reviravolta muito estranha, realmente suas próprias antipartículas? Ela e Zimmerman estão participando de uma segunda colaboração, um próximo esforço chamado Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE), que ajudará o T2K atualizado a encontrar essas respostas.

p "Ainda há coisas que estamos descobrindo porque os neutrinos são muito difíceis de produzir em um laboratório e exigem detectores tão complicados, "Marino disse." Ainda há espaço para mais surpresas. "