Um experimento conduzido pelo Laboratório de Simetrias Fundamentais do Instituto de Pesquisa Riken do Japão explorou se a matéria escura, que é um mistério cosmológico, poderia ser a causa da dominância da matéria sobre a antimatéria.
A matéria escura é uma forma de massa e energia que não interage com a luz enquanto existe em quase todo o nosso Universo, tornando-a indetectável em observações astronômicas. Hipoteticamente, se a matéria escura interagisse diferentemente com a matéria e a antimatéria, ela poderia produzir o desequilíbrio entre as duas, criando as condições certas para que a matéria exista sem ser aniquilada pela antimatéria, afirma a teoria deduzida pelos colaboradores do projeto internacional BASE (Baryon Antibaryon Symmetry Experiment, em inglês).
O experimento
Cientistas criaram um experimento para detectar interações entre a antimatéria e uma hipotética partícula de axioma, que é uma das muitas candidatas propostas para a composição da matéria escura, publicando suas descobertas na quarta-feira (13) na revista científica Nature. Usando um dispositivo especialmente projetado, pesquisadores prenderam um único antipróton (a antipartícula do fóton, a forma de partícula da luz) e o mantiveram isolado para evitar a aniquilação através da interação com um fóton.
Eles mediram uma propriedade do antipróton que deveria ser constante, pressupondo que as flutuações observadas poderiam ser o resultado de áxions de matéria escura. Áxions foram originalmente propostos para explicar um problema de assimetria diferente na física de partículas, e mais tarde também sugeridos como um candidato potencial para a matéria escura.
Embora o efeito esperado do áxion sobre o antipróton não tenha sido observado, Christian Smorra, autor principal do estudo e pesquisador do Laboratório de Simetrias Fundamentais do Instituto de Pesquisa Riken, disse que o experimento, no entanto, fez progressos na determinação de como podem ser as interações entre matéria escura e antimatéria.
"Pela primeira vez, nós procuramos explicitamente a interação entre matéria escura e antimatéria, e embora não tenhamos encontrado uma diferença [entre efeitos sobre matéria e antimatéria], nós estabelecemos um novo limite superior para a interação potencial entre matéria escura e antimatéria", declarou Smorra.
Conclusões
Apesar das dúvidas de que os axiomas sejam o melhor candidato à matéria escura, eles poderiam potencialmente explicar outros mistérios da física, como a assimetria entre antimatéria e matéria, e poderiam desempenhar importante papel em teorias sobre matéria escura.
"Eu não acho que ninguém no campo realmente acredite que um candidato específico para a matéria escura esteja correto", diz David Morrissey, que pesquisa a assimetria de antimatéria e matéria no centro de aceleração de partículas do Canadá, o TRIUMF. "É mais uma questão de procurar os candidatos que parecem ter a melhor motivação teórica."
Se os axiomas interagissem de forma diferente com a matéria e a antimatéria, segundo Morrissey, isso violaria uma importante lei da física chamada teorema CPT (carga, paridade e simetria de inversão do tempo). Uma teoria alternativa é a "Matéria escura assimétrica", disse Morrissey, que preserva a simetria da fisioterapia respiratória e também explica a dominância da matéria sobre a antimatéria como consequência das interações da matéria escura. Mas ao invés da mesma matéria escura ter efeitos diferentes sobre a matéria e a antimatéria, propõe dois tipos de matéria escura: matéria escura e matéria antiescura. A teoria também prevê um excesso de matéria escura sobre antimatéria escura no Universo.
No entanto, de acordo com Morrissey, a experiência Riken ainda é líder mundial, independentemente de revelar ou não algo sobre as interações entre áxion e antimatéria.
"A medição real que eles fizeram foi muito difícil e líder mundial em termos de precisão", diz ele. "Os limites derivados aqui sobre as interações do axioma violador do [teorema] CPT com a matéria também são melhores do que foram obtidos anteriormente."