A un pas de descobrir com va ser el primer segon de l’Univers

Només un instant després del big bang, una gran pluja de partícules va ser alliberada al cosmos. Des d’aleshores han estat inundant l’espai portant secrets amb si des del principi dels temps. Si poguéssim detectar aquestes partícules, anomenades neutrins, obtindríem una imatge única de l’Univers l’instant posterior al seu començament. A poc a poc, la ciència s’acosta a aquell moment clau.

En un estudi publicat el 2021 a la revista científica ‘Physical Review D’, el físic Martin Bauer, de la Universitat de Durham, al Regne Unit, i el seu col·lega Jack Sr. Shergold van desenvolupar una tècnica per detectar neutrins i avançar en el descobriment de la informació que tenen aquestes partícules sobre els inicis del cosmos. Ara, en un article publicat recentment a ‘New Scientist’, Bauer aprofundeix en aquesta qüestió i en la revolució que podria suposar en el camp de l’astrofísica i la cosmologia. 

Per tot arreu

100 bilions de neutrins flueixen a través dels nostres cossos cada segon i no ho notem: aquestes esmunyedisses partícules elementals existeixen des de l’instant imminentment posterior al big bang, el gran esclat que, segons les teories cosmològiques actualment acceptades, va donar origen al cosmos que coneixem i va permetre el desenvolupament de tot allò que conté. Galàxies, estrelles, planetes, altres estructures còsmiques i fins i tot els éssers vius que hi ha a la Terra, inclòs per descomptat l’ésser humà, sorgeixen d’aquell moment inicial.

¿Què passaria si obtinguéssim una «instantània» amb prou qualitat de resolució d’aquell primer segon de l’Univers? Mentre l’anomenat fons còsmic de microones (CMB) ens brinda una «foto» de l’Univers quan tenia només 380.000 anys, al moment en què els fotons van alliberar-se del plasma uniforme que componia el cosmos, el denominat fons còsmic de neutrins (CNB) ens podria aportar una imatge directa del segon posterior al big bang. Amb aquesta informació, els astrònoms podrien resoldre gran part dels misteris de l’Univers, com per exemple la naturalesa de la matèria fosca i dels forats negres.

Si el CMB ens va acostar a la llum més antiga del cosmos que s’ha detectat fins avui, el CNB trencaria tots els paràmetres: segons Bauer, mentre el fons còsmic de microones, que es pot considerar com l’«ecos» de la llum del big bang, ens va mostrar una foto en blanc i negre de l’Univers primitiu, els neutrins còsmics produirien una pel·lícula en 3D i a tot color d’aquest cosmos inicial. Queda clar, a partir d’aquesta comparació, l’impacte que generaria la seva detecció.

Esmunyedissos i estranys

Sabem que els neutrins són molt estranys i, tot i que els coneixem des de fa molt temps, encara no s’han aconseguit detectar. Van ser plantejats com a hipòtesi per primera vegada el 1930 i detectats en experiments el 1956. Es generen constantment com a conseqüència de la radioactivitat, però són extremadament lleugers i gairebé mai interactuen amb altres partícules. A diferència dels fotons, que no tenen massa, els neutrins sí que tenen una petita quantitat de massa: podrien detectar-se al xocar contra un àtom, creuen els científics.

La teoria del big bang prediu que els neutrins creats en el primer segon de l’Univers s’haurien pogut escapar immediatament del plasma inicial i que encara podrien estar fluint a través del cosmos en l’actualitat: la seva identificació seria un Sant Greal per als astrònoms. Basats en estudis previs realitzats el 1974 i 1982, entre altres antecedents, Bauer i Shergold proposen al seu estudi que seria possible observar neutrins de baixa energia amb l’objectiu de detectar el fons còsmic de neutrins, utilitzant «anells d’emmagatzematge de ions». 

Notícies relacionades

Els científics desenvolupen neurobots amb sistemes nerviosos autoorganitzats a partir de cèl·lules de granota

La Xina aprova el primer implant cerebral comercial per tractar la paràlisi

Un ió és una partícula carregada elèctricament i constituïda per un àtom o molècula que no és elèctricament neutre. Els neutrins còsmics haurien de col·lidir contra aquest àtom i aquest xoc permetria identificar-los. Desafortunadament, cap dels sistemes tecnològics disponibles en l’actualitat garanteix la detecció de les partícules necessàries per identificar el fons còsmic de neutrins, però els investigadors creuen que és qüestió de temps: en un futur pròxim, els avenços tècnics podrien fer realitat el descobriment d’aquestes dades claus sobre els moments inicials del cosmos.

Referència

Relic neutrins at accelerator experiments. Martin Bauer and Jack Sr. Shergold. Physical Review D (2021). DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevD.104.083039