Um dos mistérios mais profundos da cosmologia é por que existimos. De acordo com o modelo padrão da física, o Big Bang deveria ter produzido quantidades iguais de matéria e antimatéria. Como essas duas substâncias se aniquilam ao entrar em contato, um universo perfeitamente equilibrado teria resultado em nada além de energia pura – deixando para trás um vazio desprovido de estrelas, planetas ou vida.
No entanto, nosso universo é esmagadoramente composto de matéria. Novas pesquisas sugerem que a antimatéria “perdida” pode ter sido superada por uma violenta série de explosões de pequenos e antigos buracos negros.
O Mistério da Assimetria Cósmica
Para compreender o significado desta teoria, é preciso compreender o “problema da aniquilação”. Num universo simétrico, cada partícula de matéria teria uma antipartícula correspondente. Quando eles se encontram, eles desaparecem em energia. Para que a matéria dominasse, era necessário que houvesse um mecanismo – uma “inclinação” na balança – que permitisse a sobrevivência de mais matéria do que antimatéria.
A física Alexandra Klipfel apresentou recentemente uma hipótese convincente no Global Physics Summit da American Physical Society: buracos negros primordiais podem ter fornecido essa inclinação.
Como pequenos buracos negros poderiam ter “inclinado a balança”
Ao contrário dos buracos negros supermassivos encontrados nos centros das galáxias, estes hipotéticos buracos negros primordiais teriam-se formado a partir de flutuações de densidade imediatamente após o Big Bang.
O mecanismo proposto funciona da seguinte forma:
- Formação: Esses minúsculos buracos negros, cada um com aproximadamente a massa de um carro pequeno (cerca de 1.000 kg), formaram-se dentro do plasma de quark-gluon – a “sopa” densa e ultraquente que existia antes mesmo de os prótons e nêutrons serem formados.
- Evaporação: Através de um processo conhecido como radiação Hawking, esses buracos negros teriam perdido massa de forma constante, irradiando energia para o seu entorno.
- A Explosão: Dentro de apenas um décimo de bilionésimo de segundo após o Big Bang, esses buracos negros teriam evaporado completamente em explosões violentas, enviando enormes ondas de choque através do plasma de quark-glúon.
O papel das ondas de choque e do mecanismo de Higgs
A chave para esta teoria reside na “nitidez” das ondas de choque criadas por estas explosões. Num universo suave e uniforme, os processos de matéria e antimatéria permaneceriam em equilíbrio, anulando-se mutuamente. No entanto, uma onda de choque cria uma fronteira repentina e violenta entre dois ambientes diferentes.
- Dentro da onda de choque: As temperaturas seriam tão extremas que as partículas não teriam massa porque o mecanismo de Higgs (o processo que concede massa às partículas através do bóson de Higgs) não pode funcionar em temperaturas tão altas.
- Fora da onda de choque: As temperaturas seriam mais baixas, permitindo que as partículas adquirissem massa.
À medida que as partículas cruzaram esta fronteira, a mudança repentina nas suas propriedades físicas – especificamente na sua massa – poderia ter desencadeado um processo que favoreceu a produção ou sobrevivência da matéria em detrimento da antimatéria. À medida que a onda de choque se expandia, este excesso de matéria teria sido “preso”, formando eventualmente os blocos de construção do cosmos.
Uma história oculta
Esta teoria oferece uma forma potencial de estudar um fenômeno que de outra forma permaneceria invisível. Como observa o físico teórico Lucien Heurtier, os buracos negros primordiais são incrivelmente difíceis de detectar porque já desapareceram há muito tempo; eles viveram e morreram nos primeiros momentos do tempo.
Se esta hipótese estiver correta, a existência do nosso mundo material não é um acidente cósmico, mas o resultado de uma série massiva e coordenada de “fogos de artifício” que ocorreram no início dos tempos.
Se os buracos negros primordiais foram responsáveis pelo desequilíbrio matéria-antimatéria, então as mortes violentas destes pequenos objetos não foram apenas um fim, mas o início necessário do universo estruturado que habitamos hoje.
