O particulă ipotetică, adesea ignorată de comunitatea de fizicieni, ar putea oferi un răspuns fundamental la una dintre cele mai mari enigme ale științei: motivul pentru care există materie în Univers. Conform unui nou studiu publicat în revista Physical Review Letters la data de 8 septembrie, această particulă ar fi putut domina Universul imediat după Big Bang. Această prezență ar fi influențat expansiunea cosmică și procesele care au permis materiei să predomine asupra antimateriei.
Obiectul cercetării este un neutrino ipotetic numit „de dreapta”, care ar fi putut deține, pentru o perioadă scurtă, mai multă energie decât toate celelalte componente ale Universului timpuriu la un loc. Această particulă este descrisă ca fiind mult mai grea și lipsită de sarcină electrică, spre deosebire de neutrinii de stânga care fac parte din Modelul Standard. Rishav Roshan, coautor al studiului și fizician teoretician la Universitatea din Southampton, explică faptul că acești neutrini de dreapta nu sunt supuși interacțiunii nucleare slabe.
Cercetătorii propun mecanismul numit „seesaw” sau „balansoar” pentru a explica masa acestor particule. În acest cadru teoretic, fiecare neutrino obișnuit conține o componentă foarte mică asociată unui partener greu, de dreapta, iar cu cât partenerul este mai greu, cu atât neutrino-ul obișnuit este mai ușor. Studiul realizat de Roshan și Sudipta Show de la Institutul Indian de Tehnologie din Kanpur indică faptul că o astfel de particulă, cu o masă de aproximativ 100.000 de miliarde de ori mai mare decât cea a unui proton, ar fi putut accelera expansiunea cosmică.
Pe măsură ce Universul s-a răcit, energia acestei particule s-ar fi diluat doar prin distribuirea într-un volum tot mai mare, crescând astfel ponderea sa în energia totală a Universului. Această dominație ar fi întârziat anumite interacțiuni esențiale, permițând diferențierea aromelor leptonilor și formarea surplusului de materie observat astăzi. Dezintegrarea acestor neutrini grei ar fi lăsat în urmă un mic surplus de leptoni, care a dus la existența materiei în locul anihilării complete cu antimateria.
Deoarece masa acestui neutrino este prea mare pentru a fi recreată într-un accelerator de particule, ipoteza poate fi testată doar indirect prin observarea undelor gravitaționale. Rezultatele ar putea fi confirmate de viitoarele instrumente de măsură, precum misiunea spațială Laser Interferometer Space Antenna (LISA), cu lansarea programată în jurul anului 2035, sau prin proiectul de radiotelescop Square Kilometre Array Observatory (SKAO). Acestea ar putea detecta modificări caracteristice în spectrul fondului de unde gravitaționale generate în Universul primordial.
În fizica modernă, Modelul Standard este cadrul teoretic care descrie particulele fundamentale și forțele care le guvernează, însă acesta nu poate explica singur fenomene precum masa neutrinilor sau natura materiei întunecate. Neutrinii sunt particule extrem de elusive, un singur neutrino solar ar putea traversa un strat de plumb gros de un an-lumină fără a interacționa cu un singur atom. Această cercetare aduce elemente noi în încercarea de a completa lacunele din acest model fundamental al universului.