PARTÍCULAS AXIONS PODEM REVELAR COMO A MATÉRIA CONQUISTOU O UNIVERSO

As partículas subatômicas já podem resolver dois importantes quebra-cabeças da física de partículas

Por Emily Conover

Faça uma terceira vitória em potencial para partículas hipotéticas chamadas axions.

Se as partículas subatômicas existirem, elas poderiam resolver dois quebra-cabeças prementes da física de partículas: a fonte da matéria escura que enche as galáxias de massa invisível e a razão pela qual as interações entre quarks – as partículas que compõem prótons e nêutrons – aderem a um certo simetria da natureza, chamada simetria CP, que outros tipos de interações de partículas evitam.

Agora, dois pesquisadores dizem que axions poderiam resolver um terceiro problema espinhoso: por que o universo é feito principalmente de matéria, enquanto a antimatéria é rara. No universo primitivo, o axion poderia ter se comportado de maneira a produzir excesso de matéria, sugerem os físicos de partículas Raymond Co e Keisuke Harigaya nas Cartas de Revisão Física de 20 de março.

“Eles têm uma idéia que tem todos os ingredientes certos para fazer algumas coisas interessantes”, diz o físico Michael Dine, da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz. Mas resta saber se a ideia pode reproduzir completamente as propriedades do cosmos, diz ele. “Este é um daqueles casos em que o diabo está nos detalhes.”

Os cientistas pensam que 13,8 bilhões de anos atrás, o Big Bang gerou partes iguais de matéria e antimatéria. Como as partículas de matéria e antimatéria se aniquilam quando se encontram, isso deixaria um universo cheio de energia pura. Assim, à medida que o universo evoluiu, algum processo deve ter favorecido a matéria sobre a antimatéria, mas os cientistas ainda não sabem ao certo como isso aconteceu. Alguns pesquisadores pensam, por exemplo, que os neutrinos tiveram um papel (SN: 25/11/19).

Agora Co, da Universidade de Michigan em Ann Arbor, e Harigaya, do Institute for Advanced Study em Princeton, NJ, propõem uma nova idéia de como a matéria ganhou vantagem. É baseado na evolução do campo axial, um cobertor etéreo hipotético que permeia o espaço, semelhante à maneira como um campo elétrico se estende em torno de uma carga elétrica.

As oscilações na força do campo axial correspondem a partículas axiais. Imagine uma bola de gude no fundo de uma garrafa de refrigerante de plástico: agite a garrafa e a bola irá balançar para frente e para trás dentro de um dos rebocos na base da garrafa. Movimentos semelhantes em um campo de axion geram axions. No universo primitivo, o campo axial teria muita energia antes de se estabelecer no estado de energia mais baixo possível – semelhante a um mármore no alto da parede da garrafa de refrigerante deslizando para dentro do depósito.

O que Co e Harigaya propõem é que, em vez de rolar direto para o lado da garrafa, o campo axial teria espiralado ao redor da garrafa até o fundo. Por meio de uma sequência de interações envolvendo a força forte, que une os quarks, e a força fraca, que produz certas deteriorações radioativas, essa espiral, diz Co, “levará a uma produção de mais matéria que antimatéria no universo primitivo. “

Os cientistas estão atualmente procurando por axions, por exemplo, com o Axion Dark Matter Experiment, em Seattle (SN: 3/6/20). A teoria de Co e Harigaya prevê, no entanto, que os axions seriam um pouco mais massivos do que o que a ADMX está procurando. Experimentos futuros, como o Observatório Internacional de Axion, poderiam procurar essas partículas mais volumosas.

No entanto, os números ainda não deram certo: o estudo prevê cerca de 100 vezes a quantidade de matéria escura necessária para explicar as observações do universo. Mas algumas considerações adicionais podem ser capazes de corrigir essa incompatibilidade, Co e Harigaya dizem, por exemplo, se existe outra partícula maciça que os cientistas ainda precisam descobrir.

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CITAÇÕES
R.T. Co e K. Harigaya. Axiogênese. Cartas de Revisão Física. Vol. 124, p. 111602, 20 de março de 2020. doi: 10.1103 / PhysRevLett.124.111602.

Emily Conover
A escritora de física Emily Conover tem um Ph.D. em física pela Universidade de Chicago. Ela ganhou duas vezes o prêmio Newsbrief Association da DC Writers ‘Association.

Fonte: https: //www.sciencenews.org/article/particles-axions-how-matter-conquered-universe? Utm_sourc

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