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A inflação esticou o universo microscópico inicial até um tamanho macroscópico e transformou a energia cósmica em matéria. No entanto, provavelmente criou uma quantidade igual de matéria e antimatéria, prevendo a completa aniquilação do nosso universo. Os autores discutem a possibilidade de que uma transição de fase após a inflação levasse a um pequeno desequilíbrio entre a quantidade de matéria e a antimatéria, para que alguma matéria pudesse sobreviver a uma aniquilação quase completa. É provável que essa transição de fase leve a uma rede de objetos semelhantes a "elásticos", chamados cordas cósmicas, que produziriam ondulações no espaço-tempo conhecidas como ondas gravitacionais. Essas ondas de propagação podem atravessar o universo quente e denso e chegar até nós hoje, 13,8 bilhões de anos após a transição de fase. Tais ondas gravitacionais provavelmente podem ser descobertas por experimentos atuais e futuros.
Ondas do espaço-tempo recentemente descobertas, 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 que as partículas de neutrinos reorganizassem 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 de ficção científica ou de um filme de Hollywood. De acordo com a teoria da cosmologia moderna do Big Bang, a matéria foi criada com uma quantidade igual de anti-matéria. Se tivesse permanecido assim, a matéria e a antimatéria acabariam por se encontrar e aniquilar de um para um, levando a uma completa aniquilação.
Mas nossa existência contradiz essa teoria. Para superar uma aniquilação completa, o Universo deve ter transformado uma pequena quantidade de anti-matéria em matéria, criando um desequilíbrio entre eles. O desequilíbrio necessário é apenas uma parte em um bilhão. Mas permaneceu um mistério completo quando e como o desequilíbrio foi criado.
"O universo se torna opaco à luz quando olhamos para um milhão de anos após o seu nascimento. Isso faz a pergunta fundamental de 'por que estamos aqui?' difícil de responder ", diz o co-autor do artigo Jeff Dror, pós-doutorado na Universidade da Califórnia em Berkeley e pesquisador de física do Lawrence Berkeley National Laboratory.
Como matéria e antimatéria têm cargas elétricas opostas, elas não podem se transformar, a menos que sejam neutras em termos elétricos. Os neutrinos são as únicas partículas elétricas de matéria neutra que conhecemos e são os candidatos mais fortes a fazer esse trabalho. Uma teoria que muitos pesquisadores apóiam 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 para vapor ou resfriar água para gelo. O comportamento da matéria muda a temperaturas específicas chamadas temperatura crítica. Quando um determinado metal é resfriado a uma temperatura baixa, perde completamente a resistência elétrica por uma transição de fase, é a base da ressonância magnética (MRI) para diagnóstico de câncer ou tecnologia maglev que flutua em um trem para que possa rodar a 300 milhas por hora sem causar tonturas. Assim como um supercondutor, a transição de fase no início O 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 da MacAdams na Universidade da Califórnia, Berkeley, pesquisador principal do Instituto Kavli de Física e Matemática do Universo, Universidade de Tóquio, e cientista sênior do Lawrence Berkeley National Laboratory .
Dror e Murayama fazem parte de uma equipe de pesquisadores do Japão, EUA e Canadá que acreditam que as cordas cósmicas tentam simplificar-se, levando a pequenas oscilações do espaço-tempo chamadas ondas gravitacionais. Isso pode ser detectado por futuros observatórios espaciais, como LISA, BBO (Agência Espacial Européia) ou DECIGO (Agência Japonesa de Exploração Astronáutica) para quase todas as temperaturas críticas possíveis.
"A recente descoberta de ondas gravitacionais abre uma nova oportunidade para olhar mais para trás, uma vez que o Universo é transparente à gravidade desde o início. Quando o Universo pode ter sido de um trilhão a quatrilhões de vezes mais quente que o Universo. lugar mais quente do universo hoje, é provável que os neutrinos tenham se comportado 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, pós-doutorado no TRIUMF.
"Cordas cósmicas costumavam ser populares como uma maneira de criar pequenas variações nas densidades de massa que eventualmente se tornaram estrelas e galáxias, mas morreu porque dados recentes excluíram essa idéia. Agora, com nosso trabalho, a idéia volta por um motivo diferente. Isso é emocionante!" diz Takashi Hiramatsu, pesquisador de pós-doutorado no Instituto de Pesquisa em Raios Cósmicos da Universidade de Tóquio, que administra os experimentos KAGRA e Hyper-Kamiokande do detector de ondas gravitacionais do Japão.
"As ondas gravitacionais das cordas cósmicas têm um espectro muito diferente das fontes astrofísicas, como a fusão de buracos negros. É bastante plausível que estejamos completamente convencidos de que a fonte é realmente cordas cósmicas", diz Kazunori Kohri, professor associado do High Energy Accelerator. Centro de Teoria da Organização de Pesquisa no Japão.
"Seria realmente emocionante saber por que existimos", diz Murayama. "Esta é a questão final da ciência".
O artigo foi publicado como uma Sugestão do Editor em Physical Review Letters on-line em 28 de janeiro de 2020.
Explorar mais
Mais informações: Jeff A. Dror et al, Testando o mecanismo de gangorra e a leptogênese com ondas gravitacionais, Physical Review Letters (2020). DOI: 10.1103 / PhysRevLett.124.041804
Informações do periódico: Cartas de Revisão Física
Fornecido pelo Instituto Kavli de Física e Matemática do Universo
Fonte:
NASA / pelo Instituto Kavli de Física e Matemática do Universo /04-02-2020
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HélioR.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica,
Astrobiologia e Climatologia).
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