Descoberta Esclarece as Origens da Matéria no Universo Primordial

A Ciência

O universo primordial era 250.000 vezes mais quente que o núcleo do nosso sol, uma temperatura extremamente alta para formar prótons e nêutrons que compõem a matéria cotidiana.

Cientistas recriam as condições do universo inicial em aceleradores de partículas, colidindo átomos a quase a velocidade da luz. Medir a enxurrada resultante de partículas permite entender como a matéria se formou. As partículas medidas pelos cientistas podem se formar de várias maneiras a partir da sopa original de quarks e glúons ou de reações posteriores. Essas reações posteriores começaram 0,000001 segundos após o Big Bang, quando partículas compostas de quarks começaram a interagir entre si.

Um novo cálculo determinou que até 70% de algumas partículas medidas são oriundas dessas reações posteriores, e não de reações semelhantes às do universo inicial.

O Impacto

Essa descoberta melhora a compreensão científica sobre as origens da matéria. Ajuda a identificar quanta da matéria ao nosso redor se formou nas primeiras frações de segundo após o Big Bang, em comparação com a quantidade de matéria formada por reações posteriores à medida que o universo se expandiu. Esse resultado sugere que grandes quantidades da matéria ao nosso redor se formaram mais tarde do que se esperava.

Para entender os resultados dos experimentos em colisionadores, os cientistas devem desconsiderar as partículas formadas nas reações posteriores. Somente aquelas formadas na sopa subatômica revelam as condições iniciais do universo. Este novo cálculo mostra que o número de partículas medidas formadas em reações é muito maior do que o esperado.

Resumo

Na década de 1990, físicos perceberam que certas partículas se formam em números significativos a partir das reações posteriores à fase inicial de formação do universo. Partículas chamadas mésons D podem interagir para formar uma partícula rara, o charmonium.

Os cientistas não tinham consenso sobre a importância desse efeito. Como o charmonium é raro, é difícil de medir. No entanto, experimentos recentes fornecem dados sobre quantos charmonium e mésons D os colisionadores produzem. Físicos da Universidade de Yale e da Universidade Duke usaram esses novos dados para calcular a força desse efeito. Ele se revelou muito mais significativo do que o esperado. Mais de 70% do charmonium medido pode ser formado em reações posteriores.

À medida que a sopa quente de partículas subatômicas esfria, ela se expande em uma bola de fogo. Tudo isso acontece em menos de um centésimo do tempo que a luz leva para atravessar um átomo. Como isso é muito rápido, os cientistas não têm certeza exatamente de como a bola de fogo se expande. O novo cálculo mostra que os cientistas não precisam necessariamente conhecer os detalhes dessa expansão. As colisões produzem uma quantidade significativa de charmonium independentemente. O novo resultado aproxima os cientistas da compreensão das origens da matéria.