Neutrino pesado ignorado por décadas pode explicar por que existe matéria no Universo

Um mistério fundamental da física permanece sem resposta: por que o Universo contém matéria suficiente para formar estrelas, planetas e vida, quando a teoria sugere que tudo deveria ter se anulado nos primeiros instantes após o Big Bang. Uma partícula praticamente ignorada durante décadas pode oferecer uma pista. Pesquisadores da Universidade de Southampton, no Reino Unido, e do Instituto Indiano de Tecnologia de Kanpur publicaram um estudo na revista "Physical Review Letters" propondo que um tipo muito pesado de neutrino — uma partícula que interage minimamente com a matéria — pode ter desempenhado um papel crucial nos momentos iniciais do cosmos.

O problema que os cientistas tentam resolver é bem definido. Segundo as teorias atuais, matéria e antimatéria deveriam ter surgido em quantidades praticamente idênticas logo após o Big Bang. Quando essas duas formas de matéria se encontram, aniquilam-se mutuamente, liberando energia. Se tivessem sido produzidas em proporções exatamente iguais, praticamente nenhuma matéria teria permanecido para construir o Universo que conhecemos hoje. No entanto, a matéria predominou. Esse desequilíbrio permanece como uma das grandes questões em aberto da física moderna.

O neutrino pesado em questão recebeu pouca atenção ao longo das décadas justamente porque interage muito fracamente com outras partículas, parecendo ter influência mínima nos processos que moldaram o cosmos. Mas o novo estudo sugere que essa partícula pode ter permanecido no Universo primordial tempo suficiente para alterar temporariamente a forma como o espaço se expandia. Conforme o Universo se resfriava — um processo causado pela própria expansão, que dispersa a energia por volumes cada vez maiores — essas partículas pesadas poderiam ter concentrado uma porção significativa da energia cósmica antes de desaparecerem.

Essa mudança na expansão teria afetado, por sua vez, a temperatura em que outras partículas começavam a interagir entre si. É nesse ponto que o mecanismo proposto pelos autores entra em cena: a alteração nas condições do Universo primordial poderia ter influenciado a formação de um pequeno desequilíbrio entre matéria e antimatéria — uma diferença minúscula, quase imperceptível, mas suficiente para inclinar a balança a favor da matéria. Rishav Roshan, um dos autores do estudo pela Universidade de Southampton, resumiu a questão de forma direta: "O fato de estarmos aqui prova que ocorreu uma assimetria entre matéria e antimatéria."

É importante notar que o trabalho não prova que essa partícula seja responsável pela existência da matéria. O que os pesquisadores apresentam é uma explicação teórica — um modelo matemático que calcula como esse neutrino pesado poderia ter afetado a evolução do Universo primordial. Os próprios autores indicam caminhos para testar a ideia no futuro. Um deles envolve medições mais precisas das propriedades dos neutrinos. Outro é a busca por ondas gravitacionais primordiais, pequenas ondulações no próprio espaço-tempo que podem guardar sinais de mudanças na expansão do Universo logo após o Big Bang. Essas possíveis marcas poderiam funcionar como um registro de como o cosmos se expandia naquele período remoto, permitindo aos cientistas reconstruir o que aconteceu nos primeiros momentos da existência.