Neutrinos massivos podem não trazer concordância cosmológica afinal

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Os cientistas descobriram que a tensão entre os diferentes conjuntos de dados persiste mesmo após a contabilização de neutrinos maciços estéreis, possivelmente indicando desvios sistemáticos nas medidas. Crédito: Leistedt, et al. © 2014 Sociedade Americana de Física

Artigo traduzido de Phys.org.

Os cientistas têm muitas ferramentas para medir as estruturas cósmicas do Universo, que inclui estruturas como galáxias, aglomerados de galáxias e gás intergalático. Estruturas cósmicas podem ser observadas diretamente, como por observações da estrutura em larga escala, ou indiretamente, como com as experiências que medem variações de temperatura na radiação cósmica de fundo. Apesar de ter várias maneiras úteis de medir a estrutura cósmica, há um problema: as medidas não entram em concordo.

Recentemente, vários estudos têm mostrado esse desacordo, ou tensão, nos dados podem ser aliviados por neutrinos maciços estéreis. O neutrino foi originalmente pensado para ser sem massa, mas as experiências posteriores mostraram que ele tem massa. Neutrinos massivos suprimem o crescimento de estruturas que levam à formação de aglomerados de galáxias. Por esta razão que tem sido afirmado que os neutrinos relativamente maciços resolvem a tensão entre os dados experimentais e colocam diferentes medições em melhor acordo.

Mas em um novo estudo publicado na Physical Review Letters, os físicos Boris Leistedt e Hiranya V. Peiris, da Universidade College London, junto com Licia Verde da Universidade de Barcelona e da Universidade de Oslo, têm mostrado que pode não ser bem assim.

Os cientistas demonstraram que os neutrinos maciços (maciços como foram propostos) não trazem uma nova concordância cosmológica entre as medidas. Em vez disso, a concordância aparente pode resultar de desvios sistemáticos nas medidas. No geral, os resultados sugerem que a tensão entre as medições devem ser resolvidos considerando a sistemática em um ou mais dos conjuntos de dados ou, se uma investigação mais aprofundada mostra que corrigir efeitos sistemáticos não resolve a tensão, uma nova física para além da introdução dos neutrinos maciços deve ser considerada.

Em termos de uma estrutura maior para a visualização da estrutura cósmica, os resultados aqui favorecem fortemente o modelo de matéria escura fria com uma constante cosmológica em relação aos modelos mais complexos que são estendidos com neutrinos massivos. No entanto, como explicam os pesquisadores, as questões em torno da estrutura cósmica ainda estão longe de serem respondidas.

“Não há nenhuma evidência para neutrinos significativamente maciços na cosmologia”, Verde, em nome de todos os autores, disse ao Phys.org. “Por isso, ainda não há a necessidade de estender o modelo cosmológico padrão para incluir um parâmetro adicional para a massa do neutrino”.

Em vez disso, investigações futuras provavelmente vão se concentrar em encontrar exatamente qual é a massa do neutrino.

“Experimentos de física de partículas dão um limite inferior fixo para a massa do neutrino e a cosmologia no momento dá um limite superior”, disse Verde. “Mas não há muito espaço para margem. A próxima geração de pesquisas cosmológicas poderá ser estatística suficiente para realmente ver a massa do neutrino se a sistemática puder ser mantida sob controle. Esse é o verdadeiro desafio, mas a possibilidade também é emocionante. Tal detecção teria implicações profundas para a cosmologia e para a física de partículas”.

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