Você existe graças ao desequilíbrio entre matéria e antimatéria no Universo

Um estudo aceito para publicação pela revista Nature, disponível no repositório de pré-impressão arXiv, pode ter revelado pistas para um dos maiores mistérios da física: por que o Universo é dominado pela matéria. 

Se o Big Bang tivesse criado quantidades iguais de matéria e antimatéria, elas deveriam ter se aniquilado completamente, restando apenas energia. No entanto, algo rompeu esse equilíbrio, permitindo a formação de estrelas, planetas e vida. E é por isso que nós existimos.

Em poucas palavras:

• Existe uma assimetria entre matéria e antimatéria no Universo;
• Um novo estudo encontrou violação da simetria CP em bárions lambda de beleza (Λb);
• Essa violação nunca havia sido observada em bárions, apenas em mésons;
• A taxa de decaimento de matéria e antimatéria diferiu em 2,45%;
• O achado sugere possíveis falhas no Modelo Padrão da física;
• Isso pode explicar por que o Universo é dominado pela matéria.

Pesquisadores do CERN (Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear) analisaram dados do Grande Colisor de Hádrons (LHC) e encontraram evidências de que a matéria e a antimatéria não se comportam de maneira perfeitamente simétrica. O estudo revela uma diferença nos decaimentos de bárions lambda de beleza (Λb) e suas antipartículas, indicando a violação da chamada simetria de paridade de carga (CP).

A simetria CP sugere que as leis da física devem permanecer as mesmas caso todas as partículas troquem suas cargas e coordenadas espaciais. No entanto, experimentos anteriores já haviam mostrado que essa simetria nem sempre se mantém. Em 1964, cientistas observaram que os mésons K2 ocasionalmente decaíam de maneira inesperada, contrariando essa regra.

Desde então, outras partículas apresentaram a mesma violação de CP, mas apenas entre os mésons, um grupo de partículas instáveis. A novidade do estudo é que, pela primeira vez, a violação foi detectada em bárions, uma classe de partículas mais massivas que formam a maior parte da matéria visível do Universo, incluindo prótons e nêutrons.

Os pesquisadores analisaram dados das duas primeiras fases de operação do LHC, entre 2009 e 2018, examinando dezenas de milhares de decaimentos de Λb e anti-Λb. Eles observaram que a taxa de decaimento das antipartículas diferia das partículas em cerca de 2,45%. Esse resultado tem um desvio padrão de 5,2, o que significa que a descoberta é estatisticamente significativa e pode ser considerada uma evidência sólida de violação de CP.

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Como foi detectada a assimetria entre matéria e antimatéria no Universo

Em um comunicado, Vincenzo Vagnoni, porta-voz da colaboração LHCb, disse que a identificação desse fenômeno em bárions só foi possível graças à capacidade do LHC de produzir grandes quantidades dessas partículas. “Precisávamos de uma máquina como o LHC para gerar um número suficiente de bárions de beleza e suas antipartículas, além de um experimento capaz de identificar seus produtos de decomposição”. 

Foram necessários mais de 80 mil decaimentos analisados para detectar a assimetria entre matéria e antimatéria.

Essa descoberta pode fornecer pistas sobre novas forças fundamentais e partículas que ainda não foram detectadas. Se outras partículas também apresentarem esse comportamento, isso pode indicar falhas no Modelo Padrão da física, o conjunto de teorias que descreve as partículas elementares e suas interações.

“Quanto mais sistemas observamos com violação de CP e quanto mais precisas forem as medições, maior a chance de encontrarmos física além do Modelo Padrão”, afirma Vagnoni.

O estudo representa um passo importante para entender por que a antimatéria não aniquilou toda a matéria do Universo, permitindo a existência do cosmos como o conhecemos.

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