Cientistas do Grande Colisor de Hádrons (de sigla em inglês, LHC), perto de Genebra, identificaram um sinal incomum em seus dados que pode ser o primeiro indício de um novo tipo de física.
A colaboração do LHCb, uma das quatro equipes principais do LHC, analisou 10 anos de dados sobre como as partículas instáveis chamadas mésons B, criadas momentaneamente na vasta máquina, decaíram em matéria mais familiar, como os elétrons.
A estrutura matemática que sustenta a compreensão dos cientistas do mundo subatômico, conhecida como o modelo padrão da física das partículas, afirma firmemente que as partículas devem se decompor em produtos que incluem elétrons exatamente na mesma taxa que em produtos que incluem um primo mais pesado do elétron, uma partícula chamada múon.
Mas os resultados divulgados pelo CERN na terça-feira (24) sugerem que algo incomum está acontecendo. Os mésons B não estão decaindo da maneira que o modelo diz que deveriam: em vez de produzir elétrons e múons na mesma taxa, a natureza parece favorecer a rota que termina com elétrons.
O professor Chris Parkes, físico de partículas experimental da Universidade de Manchester e porta-voz da colaboração do LHCb, informou:
“Esperaríamos que esta partícula decaísse para o estado final contendo elétrons e o estado final contendo múons na mesma taxa que o outro. O que temos é uma dica intrigante de que talvez esses dois processos não ocorram na mesma taxa, mas não é conclusiva.”
No jargão da física, o resultado tem uma significância de 3,1 sigma, o que significa que a chance de ser um acaso é de cerca de um em 1.000. Embora isso possa parecer uma evidência convincente, os físicos de partículas tendem a não reivindicar uma nova descoberta até que o resultado alcance uma significância de cinco sigma, onde a chance de ser uma peculiaridade estatística é reduzida a uma em alguns milhões.
Parkes disse:
“É uma dica intrigante, mas já vimos sigmas irem e virem antes. Isso acontece com uma frequência surpreendente.”
O modelo padrão da física de partículas descreve as partículas e forças que governam o mundo subatômico. Construído ao longo do último meio século, ele define como partículas elementares chamadas quarks constroem prótons e nêutrons dentro dos núcleos atômicos, e como estes, geralmente combinados com elétrons, constituem toda a matéria conhecida. O modelo também explica três das quatro forças fundamentais da natureza: eletromagnetismo; a força forte que mantém os núcleos atômicos unidos; e a força fraca que causa reações nucleares no Sol.
Mas o modelo padrão não descreve tudo. Isso não explica a quarta força, a gravidade, e talvez de forma mais impressionante, não diz nada sobre os 95% do universo que os físicos acreditam não ser construído a partir de matéria normal.
Grande parte do cosmos, eles acreditam, consiste em energia escura, uma força que parece estar impulsionando a expansão do universo, e matéria escura, uma substância misteriosa que parece manter a teia cósmica de matéria no lugar como um esqueleto invisível.
Parkes disse:
“Se descobrirmos, com uma análise extra de processos adicionais, que fomos capazes de confirmar isso, seria extremamente empolgante. Significaria que há algo errado com o modelo padrão e que exigimos algo extra em nossa teoria fundamental da física de partículas para explicar como isso aconteceria.”
Apesar das incertezas sobre este resultado em particular, Parkes disse que quando combinado com outros resultados em mésons B, o caso de algo incomum acontecendo se tornou mais convincente.
Ele disse:
“Eu diria que há uma empolgação cautelosa. Estamos intrigados porque não só este resultado é bastante significativo, mas também se encaixa no padrão de alguns resultados anteriores do LHCb e de outros experimentos em todo o mundo.”
Ben Allanach, professor de física teórica da Universidade de Cambridge, concorda que, em conjunto com outras descobertas, o último resultado do LHCb é empolgante.
Ele disse:
“Eu realmente acho que isso vai se transformar em algo.”
Se o resultado for verdadeiro, isso pode ser explicado por partículas hipotéticas até agora chamadas de primos Z ou leptoquarks, que trazem novas forças para afetar outras partículas.
Allanach disse:
“Pode haver uma nova força quântica que faz os mésons B se dividirem em múons na taxa errada. Ela está juntando-os e impedindo-os de se decompor em múons na taxa que esperávamos. Esta força pode ajudar a explicar o padrão peculiar de diferentes massas de partículas de matéria.”
Os mésons B contêm partículas elementares chamadas “quarks de beleza”, também conhecidos como “quarks de fundo”.
Os cientistas vão coletar mais dados do LHC e outros experimentos ao redor do mundo, como do Belle II no Japão, na esperança de confirmar o que está acontecendo.
(Fonte)
Apesar de todos os avanços, ainda estamos engatinhando na compreensão de toda a física que sustenta o Universo.
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