Nova partícula pode ser a resposta para variação na taxa de expansão do universo

Por , em 31.10.2019

A taxa de expansão do universo não é contínua, ela está ficando mais rápida. As medições apontam resultados diferentes quando referentes a regiões próximas ou mais distantes, então não há consenso de qual seja essa taxa.

Uma possível explicação é de que algo a esteja alterando. Assim, um teórico propôs que uma nova partícula possa ser a resposta para essa diferença.

Medições da taxa de expansão do universo

Vamos considerar duas formas de medição, uma se baseia em um tipo particular de supernovas próximas da Terra. A segunda maneira se baseia na Radiação Cósmica de Fundo em Microondas (RCFM), deixada logo em seguida ao Big Bang.

Essas duas estimativas estão em desacordo. Talvez uma das duas, ou as duas estejam incorretas ou incompletas. No entanto, se considerarmos que ambas estimativas estão corretas, é necessário algo mais para explicar a diferença.

A partir disso vem a ideia de um elemento novo ter alterado a taxa de expansão do universo, de uma forma que ainda não foi registrada por esses modelos. Isso porque a primeira medição se baseia em um tempo relativamente recente, enquanto o segundo modelo se baseia no universo muito jovem.

Novo elemento

Nós basicamente não entendemos a energia escura. Esse fenômeno domina a expansão do universo, hoje. Energia escura é como chamamos a força que impulsiona a aceleração da taxa de expansão do universo.

No entanto, a partir da comparação entre o universo primitivo e o dos dias atuais, a física presume que a energia escura seja constante. Mas então como ela seria responsável pela aceleração na atualidade. A hipótese é de que a energia escura está mudando.  

Os cientistas suspeitam que a energia escura esteja relacionada à energia presa no vácuo do espaço-tempo. Ela vem dos campos quânticos que permeiam o universo.

Na física quântica moderna cada partícula está ligada ao seu próprio campo. Algumas vezes, partes desse campo se excitam de tal forma que surgem as partículas como elétrons, quarks e neutrinos.

A interação entre esses campos é a base fundamental para a compreensão do mundo quântico. Mesmo quando não surgem partículas, os campos quânticos continuam a existir. Assim, eles têm quantidade fundamental de energia associada, mesmo no vácuo.

Nesse contexto, quando cálculos muito simples são realizados para saber quanta energia existe no vácuo, devido a todos os campos quânticos, o número é cerca de 120 ordens de magnitude mais forte do que o observado de energia escura.

Quando a tentativa é de usar cálculos mais sofisticados, o número resultante é zero. Isso também não está de acordo com a medição da energia escura. Esses resultados podem indicar que os próprios campos quânticos mudaram.

A nova partícula

O físico Massimo Cerdonio, da Universidade de Padova, calculou a mudança necessária nos campos quânticos para afetarem a energia escura. O artigo foi publicado no servidor de preprints arXiv. Se há um novo campo quântico, quer dizer que há uma nova partícula no universo.

A massa calculada por Cerdonio para a nova partícula é próxima de um novo tipo já previsto, o áxion. Essa partícula teórica foi criada por físicos para resolver problemas de entendimento quântico da força nuclear forte.

Embora o áxion nunca tenha sido detectado, se esses cálculos estiverem corretos, ele está presente no universo. Possivelmente, desde o princípio, só estava oculto enquanto o universo era controlado por outras forças e partículas. [Live Science, arXiv]

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