‘Higgsogênese’ proposto para explicar a matéria escura

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Interações dos bósons de Higgs e antibósons de Higgs no universo ainda jovem pode também ter causado a assimetria entre matéria e antimatéria.

Um enigma chave na cosmologia pode ser respondido pela descoberta em 2012 do bóson de Higgs, cotado para ser o responsável pelo Nobel de Física de 2013 que anunciará sua decisão no dia 8 de outubro.

Dois físicos sugeriram que o Higgs tem um papel-chave no universo ainda jovem, produzindo a diferença observável entre o número de partículas de matéria e antimatéria e determinando a densidade da misteriosa matéria escura que compõem cinco sextos da matéria no universo.

No artigo aceito para publicação no Physical Review Letters, Sean Tulin, da Universidade de Michigan em Ann Arbor, e Géraldine Servant, do Instituto Catalão de Pesquisa e Estudos Avançados em Barcelona, Espanha, disseram que pode ter existido uma assimetria no universo ainda jovem entre o bóson de Higgs e sua contraparte de antimatéria, o antibóson de Higgs.

“Nós realmente fizemos do Higgs um jogador-chave, ao passo que em muitas outras teorias cosmológicas ele é apenas um subproduto”, diz Tulin.

Sabe-se que atualmente o Higgs não tem uma antipartícula, mas o modelo padrão cosmológico permite que tenha existido ambos, tanto o bóson de Higgs quanto o antibóson de Higgs, no universo ainda jovem. A ideia de Tulin e Servant é que houve um desequilíbrio no número destas partículas. O Higgs interage com a matéria comum, e o desequilíbrio no número das partículas e antipartículas de Higgs pode ter se traduzido em uma assimetria na quantidade de matéria e antimatéria.

A equipe apelidou a ideia de Higgsogênese, por causa da bariogênese,o nome dado a um processo físico hipotético que teria supostamente produzido uma assimetria entre bárions (partículas que incluem prótons e nêutrons) e antibárions no universo quando ainda jovem. “Higgsogênese é uma alternativa”, diz Tulin.

Partículas perdidas

Tulin e Servant mostraram que se o Higgs também interage com a matéria escura (i.e, gerando partículas de matéria escura quando decaem), ele pode produzir uma relação entre matéria escura e matéria visível que é exatamente o que vemos no universo hoje. Servant diz que uma consequência do Higgs interagir dessa forma é um novo modo de detectar a matéria escura que tem sido tão difícil de ser observada diretamente até então. Quando o Higgs decai em outras partículas no Large Hadron Collider no CERN (laboratório de física de partículas europeu em Genebra, na Suíça), ele pode ocasionalmente formar partículas de matéria escura que não podem ser detectadas. O decaimento do Higgs no LHC ainda não foi suficientemente estudado para sabermos o que realmente acontece, mas será no futuro, diz Servant.

Outros grupos também estão buscando a Higgsogênese. Em julho, o teórico Sacha Davidson da Universidade de Lyon na França e seus colegas lançaram um artigo no arXiv investigando o que pode ser preciso para produzir a assimetria entre os bósons e antibósons de Higgs que daria espaço a Higgsogênese no universo ainda jovem. Eles encontraram uma teoria relativamente simples que permite uma assimetria do tipo proposto por Servant e Tulin.

Manoj Kaplinghat, um físico teórico da Universidade da California, em Irvine, gostou da proposta de Tulin e Servant por causa da sua simplicidade. “Sabemos que o Higgs existe, sabemos que há uma assimetria entre matéria e antimtéria, e eles estão tentando colocar três fatos empíricos juntos”, diz ele. “É uma abordagem simples, o que torna a teoria interessante”.

Referências:

1. Servant, G. & Tulin, S. Preprint at http://arxiv.org/abs/1304.3464 (2013).

2. Davidson, S., Felipe, R. G., Serôdio, H. & Silva, J. P. Preprint at http://arxiv.org/abs/1307.6218 (2013).

[Nature]

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