A descoberta com o megacelerador de partículas pode abrir caminho para uma ‘nova era da física’




LHCb em 2018

Foto: Cern / BBC News Brasil

Físicos que trabalham no maior acelerador de partículas do mundo, o Large Hadron Collider, descobriram uma possível falha em uma teoria que explica como os blocos de construção do Universo se comportam – nome dado às micropartículas ainda menores do que átomos.

A teoria, conhecida como Modelo Padrão, é a melhor resposta que a humanidade tem até hoje para explicar o funcionamento do mundo ao nosso redor em uma escala precisa.

Mas já sabemos há algum tempo que o Modelo Padrão é apenas o ponto de partida para uma compreensão mais completa do cosmos.

A novidade é que a evidência de um comportamento inesperado de uma partícula subatômica chamada de fundo do quark pode expor fissuras nos fundamentos dessa teoria que existe há décadas.

As descobertas vieram de dados coletados por pesquisadores que trabalham no Large Hadron Collider. O colisor é uma máquina gigante construída em um túnel circular de 27 km sob a fronteira franco-suíça.

Ele quebra feixes de partículas de prótons para pesquisar os limites da física como a conhecemos.

O comportamento misterioso do quark bottom pode ser o resultado de uma partícula subatômica não descoberta. Estaria exercendo uma força inesperada por parte dos cientistas.

Mas os físicos enfatizam que mais análises e dados são necessários para confirmar os resultados. Mitesh Patel, do Imperial College London, mostrou a importância da discussão para a comunidade científica em entrevista à BBC News.

“Estávamos tremendo quando vimos os resultados pela primeira vez, estávamos muito animados. Nossos corações batiam mais rápido”, disse ele.

“É muito cedo para dizer se isso é realmente um desvio do Modelo Padrão, mas as implicações potenciais são tais que esses resultados são a coisa mais empolgante que tive em 20 anos no campo. Foi uma longa jornada para chegar aqui.”



O acelerador de partículas foi construído em um túnel circular de 27 km sob a fronteira franco-suíça

O acelerador de partículas foi construído em um túnel circular de 27 km sob a fronteira franco-suíça

Foto: Cern / BBC News Brasil

De acordo com a ciência, as partículas conhecidas como blocos de construção do nosso mundo são ainda menores do que o átomo.

Algumas dessas partículas subatômicas, por sua vez, são compostas de constituintes ainda menores, enquanto outras não podem ser divididas em partes menores. Estas últimas são conhecidas como partículas fundamentais.

O Modelo Padrão descreve todas as partículas fundamentais conhecidas que compõem o Universo, bem como as forças com as quais interagem.

Mas ele não consegue explicar alguns dos maiores mistérios da física moderna, como a chamada “matéria escura” ou a natureza da gravidade. Assim, os físicos já sabem que o Modelo Padrão precisará ser substituído em algum momento por ideias mais avançadas.

O Large Hadron Collider foi construído para compreender a física além do modelo padrão.

Essas partículas subatômicas chamadas “quarks de fundo” são produzidas pelo acelerador e não são normalmente encontradas na natureza. Eles passam por um processo conhecido como decaimento, no qual uma partícula é transformada em várias outras menores.

De acordo com o Modelo Padrão, os quarks bottom devem decair em números iguais de partículas de elétrons e múons (uma partícula elementar semelhante ao elétron).

Em vez disso, no entanto, o processo produz mais elétrons do que múons.

Uma possível explicação é que uma partícula não descoberta, conhecida como leptoquark, está envolvida no processo de decaimento e facilita a produção de elétrons.

Paula Alvarez Cartelle, da Universidade de Cambridge, foi uma das líderes científicas por trás da descoberta.

Ela comentou: “Este novo resultado oferece dicas tentadoras da presença de uma nova partícula ou força fundamental que interage de forma diferente com essas partículas”.

“Quanto mais dados tivermos, mais forte será esse resultado. Essa medição é a mais significativa em uma série de resultados descobertos com o acelerador na última década e que parecem estar alinhados. Juntos, eles podem apontar para uma explicação comum”.

O cientista, porém, é cauteloso.

“Os resultados não mudaram, mas suas incertezas diminuíram, aumentando nossa capacidade de ver possíveis diferenças com o Modelo Padrão.”

Na física de partículas, o padrão ouro para uma descoberta é um nível chamado cinco sigma, no qual há uma chance em 3,5 milhões de que o resultado seja mero acaso. A medição do acelerador é três sigma – o que significa que há aproximadamente uma chance em mil de que a medição seja uma coincidência estatística.

Portanto, as pessoas não devem se precipitar com essas descobertas, de acordo com o líder da equipe, Prof Chris Parkes, da Universidade de Manchester.

“Podemos estar a caminho de uma nova era da física, mas se estivermos, ainda estamos relativamente no início dessa estrada neste ponto. Já vimos resultados desta importância ir e vir, por isso devemos ser cautelosos ,” ele disse.

Mas se confirmada por análises e dados adicionais quando o Grande Colisor for reiniciado no ano que vem, esta pode ser uma das maiores descobertas recentes da física, de acordo com Konstantinos Petridis, da Universidade de Bristol.

“A descoberta de uma nova força na natureza é o Santo Graal da física de partículas. Nosso conhecimento atual dos constituintes do Universo é extremamente insuficiente – não sabemos do que 95% do Universo é feito ou por que existe um desequilíbrio entre matéria e antimatéria. “

Os resultados foram apresentados para publicação na Nature Physics.

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