Caros Leitores,
Em um universo simétrico do CPT, o tempo iria correr para trás a partir do Big Bang e a antimatéria iria dominar (Cortesia: L Boyle / Perimeter Institute of Theoretical Physics)
Os modelos cosmológicos padrão nos dizem que o universo - espaço, tempo e massa / energia - explodiu há 14 bilhões de anos e desde então expandiu e resfriou, levando à formação progressiva de partículas subatômicas, átomos, estrelas e planetas.
No entanto, Neil Turok, do Perimeter Institute for Theoretical Physics, em Ontário, avalia que a confiança desses modelos em parâmetros ad-hoc significa que eles cada vez mais se assemelham à descrição de Ptolomeu do sistema solar. Um desses parâmetros, diz ele, é o breve período de rápida expansão conhecido como inflação, que pode explicar a uniformidade em grande escala do universo. "Há esse estado de espírito que você explica um novo fenômeno inventando uma nova partícula ou campo", diz ele. "Acho que isso pode se tornar equivocado".
Em vez disso, Turok e seu colega do Perimeter Institute, Latham Boyle,começaram a desenvolver um modelo do universo que pudesse explicar todos os fenômenos observáveis baseados apenas nas partículas e campos conhecidos. Eles se perguntaram se existe uma maneira natural de estender o universo para além do Big Bang - uma singularidade em que a relatividade geral se rompe - e depois sair do outro lado. "Descobrimos que houve", diz ele.
A resposta foi assumir que o universo como um todo obedece à simetria CPT. Este princípio fundamental requer que qualquer processo físico permaneça o mesmo se o tempo for revertido, espaço invertido e partículas substituídas por antipartículas. Turok diz que este não é o caso do universo que vemos ao nosso redor, onde o tempo corre à medida que o espaço se expande, e há mais matéria do que antimatéria.
Em vez disso, diz Turok, a entidade que respeita a simetria é um par Universo-antiuniverso. O antiuniverso se estenderia no tempo a partir do Big Bang, ficando maior à medida que fosse, e seria dominado pela antimatéria, além de ter suas propriedades espaciais invertidas em comparação com aquelas do nosso universo - uma situação análoga à criação do elétron-pósitron pares no vácuo, diz Turok.
Turok, que também colaborou com Kieran Finn, da Universidade de Manchester, no Reino Unido, reconhece que o modelo ainda precisa de muito trabalho e é provável que tenha muitos detratores. De fato, ele diz que ele e seus colegas “tiveram uma discussão prolongada” com os árbitros revisando o artigo para a Physical Review Letters - onde foi finalmente publicado - sobre as flutuações de temperatura no fundo das microondas cósmicas. “Eles disseram que você tem que explicar as flutuações e nós dissemos que é um trabalho em andamento. Eventualmente eles cederam ”, diz ele.
Em termos muito amplos, diz Turok, as flutuações são devidas à natureza mecânico-quântica do espaço-tempo próximo da singularidade do Big Bang. Enquanto o futuro distante de nosso universo e o passado distante do antiuniverso forneceriam pontos fixos (clássicos), todas as possíveis permutações baseadas em quantum existiriam no meio. Ele e seus colegas contaram as instâncias de cada configuração possível do par de CPT e, a partir disso, o que é mais provável de existir. "Acontece que o universo mais provável é aquele que se parece com o nosso", diz ele.
Turok acrescenta que a incerteza quântica significa que o universo e o antiuniverso não são imagens-espelho um do outro - o que evita problemas espinhosos como o livre-arbítrio.
Mas problemas de lado, Turok diz que o novo modelo fornece um candidato natural para a matéria escura. Este candidato é uma partícula ultra-indescritível e muito massiva chamada neutrino “estéril”, hipotetizado para explicar a massa finita (muito pequena) de neutrinos canhotos mais comuns. De acordo com Turok, a simetria CPT pode ser usada para calcular a abundância de neutrinos destros em nosso universo a partir dos primeiros princípios. Ao fatorar a densidade observada da matéria escura, ele diz que a quantidade produz uma massa para o neutrino destro de cerca de 5 × 10 8 GeV - cerca de 500 milhões de vezes a massa do próton.
Turok descreve essa massa como "tentadoramente" semelhante à derivada de um par de sinais de rádio anômalos detectados pela Antena Impulsiva Transiente Antártica (ANITA). O experimento transmitido por balão, que voa alto sobre a Antártida, geralmente observa raios cósmicos viajando pela atmosfera. No entanto, em duas ocasiões, a ANITA parece ter detectado partículas viajando através da Terra com massas entre 2 e 10 × 10 8 GeV. Dado que os neutrinos comuns quase certamente interagiriam antes de chegar tão longe, Thomas Weiler, da Universidade de Vanderbilt, e seus colegas propuseram recentemente que os culpados estavam, ao contrário, destruindo neutrinos destros .
Turok, no entanto, aponta uma mosca na pomada - que é que o modelo simétrico da CPT exige que esses neutrinos sejam completamente estáveis. Mas ele continua cautelosamente otimista. "É possível fazer essas partículas decaírem ao longo da idade do universo, mas isso requer um pequeno ajuste do nosso modelo", diz ele. "Então, ainda estamos intrigados, mas eu certamente não diria que estamos convencidos neste estágio."
Fonte: Physics World / 03 de janeiro de 2019
https://physicsworld.com/a/our-universe-has-antimatter-partner-on-the-other-side-of-the-big-bang-say-physicists/
HélioR.M.Cabral (Economista, Escritor e Pesquisador Independente na Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).
Membro da Society for Science and the Public (SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela NASA.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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