Teoria do multiverso pode resolver dois grandes problemas da física moderna

O nosso universo pode ter sido o único a sobreviver em um suposto multiverso após o Big Bang, e isso explicaria um dos maiores mistérios sobre o bóson de Higgs: sua massa. Ao menos é o que sugere um novo estudo, publicado por pesquisadores do CERN, onde a partícula de Higgs foi descoberta em 2012.

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Quando o bóson de Higgs foi encontrado no Grande Colisor de Hádrons, o acelerador de partículas do CERN, os cientistas ficaram tão surpresos quanto eufóricos. É que, embora a descoberta tenha sido um marco fundamental para a física de partículas, sua massa é muito mais leve do que o previsto.

Ainda não se sabe porque a massa não é a mesma que a teoria previa antes da descoberta, mas há algumas hipóteses que tenta resolver o problema. A mais recente trata de multiversos e de algo chamado “Problema de CP forte”.

Bóson de Higgs e Multiverso

Os autores do estudo propuseram um modelo que inicia o Big Bang gerando uma infinidade de universos, cada um apresentando uma massa diferente para o bóson de Higgs. Em alguns deles, a partícula seria bem pesada e, em outros, leve.

Então, os físicos calcularam como esses universos evoluiriam ao longo do tempo, e descobriram que universos com bósons de Higgs mais pesados se tornaram instáveis ​​e colapsaram em uma fração de segundo. Já os de partículas de Higgs mais leves sobreviveram — e talvez o nosso universo tenha sido o único que restou.

Curiosamente, isso também trouxe uma solução hipotética para outro problema, relacionado à força forte, que liga os quarks e glúons para formar prótons e nêutrons. A teoria da cromodinâmica quântica descreve que a força forte não precisaria apresentar algo conhecido como sistema CP.

Problema de CP forte

A simetria CP afirma que o universo permaneceria o mesmo se as partículas fossem “espelhadas” e trocadas por suas antipartículas. Em outras palavras, as leis da física seriam as mesmas ao substituir as partículas de carga positiva pelas partículas de carga negativa.

Essa teoria é quebrada no Modelo Padrão por meio de interações fracas, mas também se espera que seja quebrada por meio de interações fortes que regem à cromodinâmica quântica, mas isso ainda não foi observado.

Atualmente, a cromodinâmica quântica, mostra que uma violação da simetria CP poderia perfeitamente ocorrer em interações fortes, mas nenhuma foi encontrada em nenhum experimento envolvendo a força forte, e ainda não sabemos porquê. Esse é um tipo de problema de ajuste fino.

Existem algumas explicações propostas para o problema de CP forte, mas nenhuma delas ainda comprovada. O curioso é que o modelo dos multiversos com bósons de Higgs com massas diferentes para cada universo resolve essa questão.

Os autores descobriram que interações fortes simétricas — que obedecem à simetria de carga e polaridade mesmo sem nenhuma força que as obriguem a isso — contribuem para evitar um colapso. Ou seja, um universo que, por um mero acaso, apresenta uma combinação um bóson de Higgs leve e simetria CP na força forte, tem mais chances de sobrevive.

Isso significa que tando a massa da partícula de Higgs quanto a simetria CP não seguem necessariamente uma lei mais fundamental, mas ocorreram “aleatoriamente” em um dos muitos universos que surgiram. E, justamente devido à essas propriedades, o nosso cosmos pode ter sido o único a sobreviver.

Tudo é apenas uma hipótese — muito tentadora, por sinal. Mas é preciso realizar novos experimentos em instrumentos como o Large Hadron Collider. A equipe prevê que isso deve acontecer no final deste ano.

O novo artigo foi publicado na Physical Review Letters.

Fonte: ScienceAlert