Em uma colaboração emblemática, pesquisadores do experimento T2K no Japão e NOvA nos Estados Unidos fundiram seus dados para o estudo mais preciso até o momento sobre oscilações de neutrinos. Esta análise conjunta, publicada na Nature, avança o entendimento de por que a matéria prevaleceu sobre a antimatéria no universo primordial. O esforço destaca o poder do trabalho em equipe internacional na investigação de mistérios cósmicos.
Os físicos há muito se deparam com a assimetria do universo: o cosmos primordial deveria ter quantidades iguais de matéria e antimatéria, que se aniquilariam mutuamente, deixando nada para trás. No entanto, a matéria perdurou, formando estrelas, planetas e vida. Os neutrinos, partículas elusivas que raramente interagem com a matéria, podem deter a chave por meio de sua oscilação — mudando de sabores enquanto viajam — e potencial violação da simetria carga-paridade (CP).
Pela primeira vez, as colaborações T2K e NOvA combinaram oito anos de dados do NOvA com uma década de resultados do T2K, iniciando sua análise conjunta em 2019. O T2K, envolvendo mais de 560 membros de 75 instituições em 15 nações, envia feixes de neutrinos do Japão por 295 quilômetros até detectores. O NOvA, com mais de 250 cientistas de 49 instituições em oito países, emite partículas do Fermilab nos EUA para um detector em Minnesota, a 810 quilômetros de distância. Essas configurações de linha de base longa se complementam, produzindo precisão sem precedentes na medição de oscilações.
"Isso foi uma grande vitória para o nosso campo", disse Kendall Mahn, professora da Michigan State University e co-porta-voz do T2K. "Isso mostra que podemos fazer esses testes, podemos examinar os neutrinos em mais detalhes e podemos ter sucesso trabalhando juntos."
O estudo foca na ordenação de massa dos neutrinos: se segue uma hierarquia normal (dois leves, um pesado) ou invertida (dois pesados, um leve). Uma violação CP poderia explicar a dominância da matéria, mas os resultados permanecem inconclusivos, sem favorecer decisivamente nenhuma ordenação. "Os neutrinos não são bem compreendidos", observou o associado pós-doutoral da MSU Joseph Walsh. "Suas massas muito pequenas significam que eles não interagem com frequência. Centenas de trilhões de neutrinos do sol passam pelo seu corpo a cada segundo, mas quase todos passarão direto."
"Ao fazer uma análise conjunta, você pode obter uma medição mais precisa do que cada experimento pode produzir sozinho", acrescentou a colaboradora do NOvA Liudmila Kolupaeva.
Embora não resolva o mistério, as descobertas, detalhadas na Nature (DOI: 10.1038/s41586-025-09599-3), fortalecem sondas futuras sobre o papel dos neutrinos na evolução do universo. Como afirmou o colaborador do T2K Tomáš Nosek, "Esses resultados são o resultado de uma cooperação e compreensão mútua de duas colaborações únicas."