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Quando qualquer matéria é dividida em pedaços cada vez menores, eventualmente tudo o que resta – quando não pode mais ser dividido – é uma partícula. Atualmente, existem 12 diferentes partículas elementares conhecidas, que por sua vez são compostas de quarks e léptons, cada uma com seis sabores diferentes. Esses sabores são agrupados em três gerações – cada uma com um lépton carregado e um neutro – para formar diferentes partículas, incluindo os neutrinos de elétrons, múons e tau. No Modelo Padrão, as massas das três gerações de neutrinos são representadas por uma matriz três por três.
Uma equipe de pesquisa liderada pelo professor Naoyuki Haba, da Escola de Ciências da Universidade Metropolitana de Osaka, analisou a coleção de léptons que compõem a matriz de massa de neutrinos. Os neutrinos são conhecidos por terem menos diferença de massa entre as gerações do que outras partículas elementares, então a equipe de pesquisa considerou que os neutrinos são aproximadamente iguais em massa entre as gerações. Eles analisaram a matriz de massa de neutrinos atribuindo aleatoriamente cada elemento da matriz. Eles mostraram teoricamente, usando o modelo de matriz de massa aleatória, que as misturas de sabores leptônicos são grandes.
“Esclarecer as propriedades das partículas elementares leva à exploração do universo e, finalmente, ao grande tema de onde viemos!” Professor Haba explicou. “Além dos mistérios remanescentes do Modelo Padrão, existe todo um novo mundo da física.”
Depois de estudar a anarquia de massa de neutrinos nos modelos de neutrino, gangorra e gangorra dupla de Dirac, os pesquisadores descobriram que a abordagem da anarquia requer que a medida da matriz obedeça à distribuição gaussiana. Tendo considerado vários modelos de massa de neutrinos leves em que a matriz é composta pelo produto de várias matrizes aleatórias, a equipa de investigação conseguiu provar, da melhor forma que pôde nesta fase, porque é que o cálculo da diferença quadrada das massas dos neutrinos é o mais próximo com os resultados experimentais no caso do modelo gangorra com as matrizes aleatórias de Dirac e Majorana.
“Neste estudo, mostramos que a hierarquia de massa dos neutrinos pode ser explicada matematicamente usando a teoria da matriz aleatória. No entanto, esta prova não é matematicamente completa e espera-se que seja rigorosamente comprovada à medida que a teoria da matriz aleatória continua a se desenvolver”, disse o professor Haba. “No futuro, continuaremos com nosso desafio de elucidar a estrutura de cópia de três gerações de partículas elementares, cuja natureza essencial ainda é completamente desconhecida tanto teórica quanto experimentalmente.”
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