Bóson de Higgs pode explicar a dominação da matéria sobre a antimatéria

Uma nova teoria sugere que o campo de Higgs variou no início do universo, oferecendo condições da matéria se separar da antimatéria.

As estrelas, os planetas, você e eu poderíamos facilmente sermos feitos de antimatéria como matéria, mas não somos. Alguma coisa aconteceu no início da história do universo para dar importa a mão superior, deixando um mundo de coisas construídas a partir de átomos e poucos vestígios da antimatéria que já foi tão abundante, mas é raro hoje em dia. Uma nova teoria publicada em 11 de fevereiro no Physical Review Letters sugere que a recente descoberta do bóson de Higgs, partícula que pode ser responsável, mais particularmente, o campo de Higgs que está associado com a partícula.

 O campo de Higgs é pensado para permear todo o espaço e imbuir massa às partículas que passam por ele, semelhantemente a um corante líquido dá cor aos ovos de Páscoa  quando estão mergulhados. Se o campo de Higgs começou com um valor muito alto no início do Universo e diminuiu para o seu atual valor mais baixo ao longo do tempo, poderia ter diferenciado brevemente as massas de partículas de suas antipartículas ao longo do caminho, uma vez que a antimatéria hoje é caracterizada por ter a mesma massa, mas carga oposta como o seu homólogo de matéria. Esta diferença de massa, por sua vez, poderia ter feito partículas de matéria mais propensas a se formar do que antimatéria no início dos cosmos, produzindo o excesso de matéria que vemos hoje . "É uma boa ideia que merece um estudo mais aprofundada", diz o físico Kari Enqvist, da Universidade de Helsinki, que não estava envolvido no novo estudo, mas que também tem pesquisado a possibilidade de que o campo de Higgs foi reduzido ao longo do tempo. "Há uma probabilidade muito alta para o campo de Higgs de ter um valor inicial alto após a inflação." 

A inflação do universo

 A inflação é uma época mais remota do universo em que o espaço-tempo rapidamente inchou. "A inflação tem uma propriedade muito peculiar; ele permite que os campos de pular ", diz o líder do estudo, Alexander Kusenko da Universidade da Califórnia, em Los Angeles. Durante a inflação, que alterou radicalmente o universo em uma extensão em muito menos de um segundo, o campo de Higgs poderia ter pulado de um valor para outro devido a flutuações quânticas e poderia ter ficado preso em um valor muito alto quando a inflação encerrou. De lá, ele teria se estabelecido em seu valor mais baixo de "equilíbrio", mas enquanto ele estava mudando seu valor constantemente variável, poderia ter dado às partículas de matéria massas diferentes do que suas contrapartes de antimatéria. Eles surgem com mais frequência porque as partículas mais leves requerem menos energia para se formar. Assim, se a matéria era mais leve, poderia ter rapidamente se tornado mais abundante. A razão pela qual o campo de Higgs teria tido um momento tão fácil de saltar durante a inflação é que a massa medida do bóson de Higgs, a partícula associada ao campo, é relativamente baixa. 

O bóson apareceu em 2012 no interior do Large Hadron Collider (LHC), na Suíça, revelando sua massa a ser cerca de 126 GeV (giga elétron-volts), ou cerca de 118 vezes a massa do próton. Isso é um pouco mais leve do que poderia ter sido, de acordo com várias teorias. Pense no campo de Higgs como um vale entre duas falésias. O valor do campo é semelhante à elevação do vale, e a massa do bóson determina a inclinação das paredes do penhasco."Se você tem um vale muito curvado então você provavelmente tem lados muito íngremes", diz Kusenko. "Isso é o que descobrimos. Este valor diz-nos que as paredes não são muito íngremes, isto significa que o campo de Higgs poderia pular e ir muito longe "para outros vales em altitudes mais elevadas. Enqvist concorda que o Higgs poderia muito bem ter começado muito maior do que é hoje. Seja ou não este causou o assunto para se separou de antimatéria é "um pouco mais especulativa", diz ele. 

A nova partícula 

Tal divisão dependeria da presença de uma partícula teorizada que ainda não foi detectada até agora: Os Neutrino Majorana Pesados. Neutrinos são partículas fundamentais que vêm em três sabores (elétron, múon e tau). Uma quarto tipo de neutrino pode também existir, no entanto, estima-se que seja muito mais pesados ​​do que os outros e, assim, mais difícil de detectar (porque quanto mais pesada é uma partícula, mais a energia deve produzir no acelerador para criá-la). Esta partícula teria a estranha virtude de ser o seu próprio parceiro da antimatéria. Em vez de uma versão de matéria e antimatéria da partícula, a matéria e antimatéria dos neutrinos de Majorana seriam a mesma coisa. Essa qualidade de duas caras teria feito neutrinos  uma ponte que permitiu que as partículas de matéria passassem para partículas de antimatéria e vice-versa no início do universo. Leis quânticas permitem que as partículas de se transformem em outras partículas por breves momentos de tempo. 

Normalmente, eles são proibidos de conversão entre matéria e antimatéria. Mas, se uma partícula de antimatéria, digamos, um neutrino antielétron se transformou em um neutrino de Majorana, deixaria de saber se era matéria ou antimatéria e poderia, então, ser tão facilmente convertida para um neutrino do elétron regular, como se voltasse atrás em seu estado original de antielétron neutrino. E se o neutrino passou a ser mais leve que o antineutrino naquela época, por causa da variação do campo de Higgs, em seguida, o neutrino teria sido um resultado mais provável, com possibilidade de impor uma vantagem sobre a antimatéria. "Se for verdade, isso resolveria um grande mistério na física de partículas ", diz o físico Don Lincoln do Fermi National Accelerator Laboratory, em Illinois, que não esteve envolvido no estudo. No entanto, o neutrino Majorana "é totalmente especulativo e iludiu a descoberta, mesmo que os experimentos do LHC tenham um programa de investigação vigoroso procurando por ele. Os pesquisadores, certamente, mantêm esta ideia em mente e eles começaram a vasculhar com o LHC no inverno deste ano. " Kusenko e seus colegas também têm outra esperança de encontrar suporte adicional para sua teoria. 

Outrossim, o processo do campo de Higgs também poderia ter criado campos magnéticos com propriedades particulares que ainda habitam o universo hoje, e se assim for, eles podem ser detectados. Se for encontrado, a existência de tais campos iria apresentar provas de que o campo de Higgs sofreu diminuição no valor há muito tempo. Os cientistas estão tentando calcular exatamente o que seriam estas propriedades do campo magnético e se os experimentos têm uma esperança plausível de vê-los, mas a opção aumenta a esperança tentadora que sua teoria poderia ter consequências testáveis ​​e talvez uma chance de resolver o mistério da antimatéria no Universo.

Fonte: Scientific American.