Partículas de antimatéria detectadas na Estação Espacial Internacional (EEI) podem ser evidências de uma física desconhecida, sugere uma nova pesquisa.
As partículas, versões de antimatéria dos núcleos de hélio, podem ter sido produzidas por bolas de fogo cósmicas — e os físicos não conseguem explicar como essas bolas de fogo se formaram usando o modelo padrãoa teoria que descreve o zoológico de partículas subatômicas.
Todas as partículas elementares têm antipartículas correspondentes com cargas elétricas opostas, que se aniquilam em contato. A teoria sugere que metade da matéria no universo deveria ter sido antimatéria, o que significaria que o universo teria se destruído logo após o Big Bang.
No entanto, a antimatéria no universo é escassa e passageira. Enquanto aceleradores de partículas podem gerar antipartículas por meio de colisões de prótons e elétrons, e detectores especiais observam antipartículas de colisões espaciais de alta energia, como aquelas de explosões de supernovas, estes geralmente produzem apenas antipartículas únicas como pósitrons (antielétrons) e antiprótons.
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No entanto, há cerca de oito anos, o Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02) a bordo da ISS detectou cerca de 10 núcleos de antihélio. Esses núcleos consistiam em dois antiprótons e um ou dois antinêutrons (para versões antihélio-3 e antihélio-4, respectivamente). Se confirmada por meio de análises posteriores, a descoberta desafiaria o Modelo Padrão da física de partículas.
De acordo com o Modelo Padrão, a produção de antihélio-4 requer que pelo menos três ou quatro antiprótons e antinêutrons estejam próximos o suficiente uns dos outros e se movam lentamente o suficiente para se unirem, diz o coautor do estudo. Michael A. Fedderkeum pesquisador de pós-doutorado no Perimeter Institute for Theoretical Physics no Canadá, disse à Live Science em um e-mail. Com base nesses requisitos, um antihélio-4 seria produzido para cada 10.000 antihélio-3.
“O que é realmente interessante sobre os eventos candidatos do AMS-02 é que os dados parecem ser consistentes com cerca de um evento anti-hélio-4 para cada dois a três eventos anti-hélio-3”, disse Fedderke. Isso está muito acima do que o Modelo Padrão prevê.
No novo estudo, publicado em 21 de junho na revista Revisão Física Da equipe tentou explicar essa discrepância usando objetos hipotéticos chamados bolas de fogo. Essas bolas de fogo podem resultar de fenômenos atualmente não observados, como a colisão de aglomerados extremamente densos de matéria escura — uma substância misteriosa que compõe cerca de 80% da matéria do universo, mas não interage com a luz e, portanto, não pode ser observada diretamente.
“Uma bola de fogo é uma região densa e energética do espaço que contém um grande número de antipartículas”, disse o coautor do estudo. Anubhav Mathurum estudante de doutorado na Universidade Johns Hopkins, disse à Live Science. “Uma vez formado, ele se expande próximo à velocidade da luz, liberando antiprótons, antinêutrons e antihélio no ambiente ao redor. Os antinúcleos subsequentemente viajam para fora, e alguns deles chegam à Terra, onde podem ser detectados.”
Os pesquisadores modelaram bolas de fogo de vários tamanhos e comportamentos. Eles descobriram que se as bolas de fogo fossem objetos grandes e “compostos” feitos de muitas partículas de matéria escura, então a quantidade de núcleos de anti-hélio que elas produziram combina bem com os resultados preliminares detectados a bordo da ISS, disse Fedderke.
Embora essas descobertas sejam promissoras, elas ainda são preliminares e requerem validação adicional. Estudos de acompanhamento ajudarão a determinar se sua hipótese está correta.
“Do ponto de vista observacional, estamos ansiosos para que o AMS-02 conclua sua análise de seus eventos candidatos de anti-hélio, bem como para que eles coletem mais dados no futuro, o que pode lançar mais luz sobre esse quebra-cabeça”, disse Fedderke.
O projeto General AntiParticle Spectrometer (GAPS), que lançará um balão sobre a Antártida no final deste ano para detectar raios cósmicos de antimatéria, incluindo núcleos de antihélio, também pode lançar luz sobre o assunto, acrescentou Fedderke.
