Uma nova pesquisa sugere que os neutrinos no início do universo podem ter se transformado em uma forma de radiação até então desconhecida. Um estudo da Universidade de Washington em St. Louis oferece uma nova maneira de explicar certas observações intrigantes sobre a evolução do universo.

Bhupal Dev e seus colegas relatam os resultados em um artigo publicado na revista Physical Review Letters . Dev é professor associado de física na Faculdade de Artes e Ciências e membro do Centro McDonnell para Ciências Espaciais, ambos na Universidade de Washington em St. Louis (WashU).

Os neutrinos estão entre as partículas mais abundantes do universo. Frequentemente descritos como fantasmas devido à sua fraca interação com a matéria, os neutrinos desempenham um papel importante na formação e evolução das estruturas cósmicas.

Análises recentes de dados cosmológicos sugerem que os neutrinos podem interagir entre si com mais intensidade do que o previsto pelo modelo padrão da física de partículas, embora experimentos de laboratório imponham limites rigorosos a essas interações.

O novo estudo de Dev oferece uma possível explicação para essa aparente discrepância. Segundo os pesquisadores, os sinais cosmológicos interpretados como evidência de neutrinos interagindo fortemente poderiam, na verdade, ser produzidos por um componente adicional de radiação no universo primordial.

"Como as observações cosmológicas medem principalmente a quantidade total de radiação de alta velocidade, elas não conseguem distinguir facilmente os neutrinos de outras partículas leves que se comportam de maneira semelhante", disse Dev.

Ele propõe que uma fração dos neutrinos se converteu em um tipo diferente de radiação leve e de alta velocidade, conhecida como radiação escura, durante os primeiros momentos do universo.

A transformação deve ter ocorrido após a nucleossíntese do Big Bang, mas antes da formação da radiação cósmica de fundo em micro-ondas.

Caso esse mecanismo de radiação escura ocorresse, ele também poderia influenciar diversos enigmas ainda em aberto na cosmologia. Entre eles, as incertezas nas massas dos neutrinos e a já conhecida tensão de Hubble, que é a discrepância entre diferentes medições da velocidade de expansão do universo.

"Nosso trabalho destaca um paradigma mais amplo na cosmologia de neutrinos", disse Dev. "A degenerescência entre neutrinos e radiação escura semelhante a neutrinos abre novos caminhos para abordar as tensões cosmológicas, respeitando as restrições terrestres."

Observações futuras poderão ajudar a testar essa ideia. Medições de próxima geração da radiação cósmica de fundo em micro-ondas, levantamentos de estruturas em larga escala e experimentos emergentes de cosmologia com telescópios de 21 centímetros poderão revelar indícios dessa radiação oculta.

Experimentos de laboratório que medem a massa absoluta dos neutrinos ou procuram possíveis neutrinos estéreis também podem fornecer pistas importantes.

Em outras palavras, embora as interações entre neutrinos e radiação escura possam ser fantasmagóricas, elas podem não permanecer ocultas para sempre.