Caso as descobertas sejam corroboradas, tal fato representará um avanço significativo na explicação de um dos dilemas mais intrincados da física moderna.
Novas evidências sugerem que a simetria entre matéria e antimatéria, presente nas leis fundamentais da física, não foi aplicada imediatamente após o evento do Big Bang.
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Essa descoberta pode oferecer uma explicação para o desconcertante fato de que, apesar do universo operar com princípios simétricos, a abundância de antipartículas está significativamente desigual em relação à matéria.
Um universo que inicialmente possuísse quantidades equivalentes de matéria e antimatéria seria caracterizado por um constante processo de aniquilação mútua, resultando em rajadas de energia.
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Tal cenário não seria propício para o desenvolvimento e evolução da vida, muito menos para a existência de seres capazes de compreender as leis físicas que regem o universo. No entanto, as atuais concepções dessas leis indicam que quantidades equilibradas de ambas as substâncias deveriam ter sido geradas durante a formação do universo.
De alguma forma, escapamos desse destino, com a predominância esmagadora da matéria. Essa observável realidade implica que, em algum ponto ao longo da trajetória cósmica, o universo não exibia uma simetria perfeita. Ao longo de quase seis décadas, cosmólogos têm buscado identificar o ponto em que tal simetria foi quebrada.
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Em um novo artigo publicado no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS), intitulado “era inflacionária”, os Drs. Robert Cahn, Zachary Slepian e Jiamin Hou propõem uma abordagem que visa desvendar esse enigma.
Os pesquisadores argumentam que a chave para descobrir o local onde a simetria foi rompida pode residir na distribuição das galáxias.
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Seu raciocínio foi inicialmente apresentado na Physical Review Letters, mas a notícia mais empolgante é que, no artigo publicado no MNRAS, eles alegam ter identificado anomalias na distribuição galáctica que não podem ser explicadas de outra forma.
“Um tetraedro, uma forma geométrica tridimensional composta por uma pirâmide triangular, é considerado a estrutura mais simples que não pode ser rotacionada para se igualar à sua imagem espelhada”, afirmam os autores do MNRAS.
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É possível agrupar qualquer conjunto de quatro galáxias, formando assim os vértices de um tetraedro. Em um universo perfeitamente simétrico, esperaríamos observar quantidades equivalentes de uma orientação de tetraedro e sua imagem espelhada.
No entanto, se notarmos uma maior quantidade de um do que do outro, isso indica uma quebra de simetria no ponto em que ocorreu a irregularidade na distribuição de massa do universo.
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Ao investigar uma ampla amostra de mais de um milhão de galáxias vermelhas brilhantes identificadas em dois estudos distintos, os autores identificaram de fato uma distribuição desigual que indica a presença de uma assimetria nesse estágio específico.
Contudo, a natureza exata dessa assimetria e seu destino ao longo dos 14 bilhões de anos subsequentes permanecem questões ainda sem resposta. No entanto, se os resultados desta pesquisa forem replicados, poderemos delimitar e direcionar nossa busca por respostas mais conclusivas.
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“Sempre estive fascinado por questões fundamentais relacionadas ao universo. Qual é a origem do universo? Quais são as leis que regem sua evolução? Por que existe algo em vez de nada?”, afirmou Slepian em um comunicado. “Este estudo aborda essas questões profundas e desafiadoras.”
Questões de magnitude tão significativa raramente encontram respostas de forma trivial, e a análise de amostras tão vastas de galáxias representou um desafio extraordinariamente complexo.
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Não se tratava meramente de identificar conjuntos de quatro galáxias organizadas e classificar cada um deles como um tetraedro com uma orientação dextrógira ou sinistrógira.
Em vez disso, a equipe recorreu à capacidade de processamento de um supercomputador para traçar linhas conectando cada galáxia a outras três, formando assim um tetraedro, repetindo o processo com outros grupos de três galáxias, e assim por diante.
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Linhas que percorriam centenas de milhões de anos-luz foram desenhadas para conectar galáxias localizadas a distâncias imensuráveis, criando tetraedros de proporções muito maiores do que os maiores aglomerados galácticos conhecidos.
“No final das contas, percebemos que era necessário desenvolver uma nova abordagem matemática”, afirmou Slepian.
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As fórmulas utilizadas possibilitaram que o computador realizasse as análises das possíveis combinações sem requerer uma parcela significativa da idade do universo. Além disso, foi capaz de repetir os cálculos várias vezes para verificar sua precisão.
O desequilíbrio identificado pela equipe em uma amostra de galáxias apresentava uma probabilidade extremamente baixa de ocorrer por acaso, enquanto o outro cenário era ainda menos plausível.
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Agora, entretanto, os pesquisadores planejam replicar o estudo utilizando amostras galácticas de maior escala, as quais serão obtidas por meio de uma nova geração de telescópios mais avançados.
A única violação conhecida da simetria existente reside na interação da força fraca, porém, conforme mencionado nos estudos, seu alcance é insuficiente para explicar as discrepâncias em escala galáctica, indicando assim que outra causa deve estar envolvida.
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Dentre outros aspectos, essa pesquisa tem o potencial de contribuir para a resolução do debate entre os modelos inflacionários e não inflacionários referentes à fase inicial de expansão do universo.
“Considerando que a quebra de paridade só pode ter ocorrido durante a era inflacionária do universo, se nossas descobertas forem verdadeiras, elas fornecerão evidências irrefutáveis em apoio à teoria da inflação”, afirmou Slepian.
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A evidência de assimetria foi publicada no Monthly Notices of the Royal Astronomical Society .
A base da pesquisa foi enviada em 2021 para a Physical Review Letters , mas acaba de ser publicada.
