Faça-se a luz. Mas como foi feita a matéria?

Redação do Site Inovação Tecnológica - 31/07/2024

Representação artística do spray de partículas surgindo da colisão de dois átomos pesados. Conforme a sopa subatômica esfria, partículas recém-formadas são lançadas no espaço.
[Imagem: Joseph Dominicus Lap]

Formação da matéria

Se nossas teorias estiverem corretas, o Universo primitivo, logo após o Big Bang, era 250.000 vezes mais quente do que o núcleo do nosso Sol. E isso é quente demais para formar os prótons e os nêutrons que compõem a matéria, de modo que seria preciso esperar que tudo esfriasse bastante para que a matéria emergisse.

Tentar entender esse processo não é fácil, uma vez que ainda estamos lutando para tentar reproduzir a temperatura do Sol - e não 250.000 vezes mais quente - dentro dos reatores de fusão nuclear, e não tem sido nada fácil.

Um dos caminhos mais factíveis para tentar compreender esse processo consiste em medir o chuveiro de partículas resultante da colisão entre átomos, postos para girar em aceleradores até perto da velocidade da luz, e então colidir uns com os outros. Os átomos se despedaçam, e dessa sopa primordial de quarks e glúons emergem novas partículas, que podem se formar de duas maneiras básicas: da sopa original de quarks e glúons ou de reações posteriores.

Essas reações posteriores começaram 0,000001 segundo após o Big Bang, quando as partículas compostas de quarks começaram a interagir umas com as outras.

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Partículas não originais

Agora, Joseph Lap (Universidade de Yale) e Berndt Müller (Universidade Duke) revisaram todos os complexos cálculos envolvendo esses eventos e chegaram à conclusão de que até 70% de algumas partículas detectadas após a colisão entre os átomos se originam dessas reações posteriores, e não de reações semelhantes às do Universo primitivo.

Esta descoberta melhora muito a compreensão científica das origens da matéria, ajudando a identificar quanta matéria ao nosso redor se formou nas primeiras frações de segundo após o Big Bang, em comparação com quanta matéria se formou a partir de reações posteriores, à medida que o Universo se esfriava.

E o resultado implica que grandes quantidades de matéria ao nosso redor se formaram mais tarde do que o esperado, o que tem grandes implicações práticas para estudos que estão em pleno andamento. Por exemplo, para entender os resultados dos experimentos dos colisores de partículas, os cientistas precisam descontar 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 formadas em reações é muito maior do que o esperado. Assim, é agora de se esperar que vários cálculos de experimentos anteriores sejam refeitos.

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