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Físicos podem ter descoberto “nova força da natureza”

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Por Harry Cliff

O Grande Colisor de Hádrons (de sigla em inglês, LHC) gerou entusiasmo mundial em março, quando os físicos de partículas relataram evidências tentadoras de uma nova física – potencialmente uma nova força da natureza.

Físicos podem ter descoberto "nova força da natureza"
Experimento LHCb. (CERN)

Agora, nosso novo resultado (ainda a ser revisado por pares) do colisor de partículas gigantesco do CERN parece estar adicionando mais apoio à ideia.

Nossa melhor teoria atual de partículas e forças é conhecida como o modelo padrão, que descreve tudo o que sabemos sobre as coisas físicas que constituem o mundo ao nosso redor com precisão infalível.

O modelo padrão é, sem dúvida, a teoria científica mais bem-sucedida já escrita e, ao mesmo tempo, sabemos que deve estar incompleto.

Notoriamente, ele descreve apenas três das quatro forças fundamentais – a força eletromagnética e as forças forte e fraca, deixando de fora a gravidade. Não há explicação para a matéria escura que a astronomia nos diz que domina o Universo e não pode explicar como a matéria sobreviveu durante o Big Bang.

Portanto, a maioria dos físicos está confiante de que deve haver mais ingredientes cósmicos a serem descobertos, e estudar uma variedade de partículas fundamentais conhecidas como quarks de beleza (beauty quarks) é uma maneira particularmente promissora de obter dicas do que mais pode haver por aí.

Os quarks de beleza, às vezes chamados de quarks de fundo, são partículas fundamentais que, por sua vez, formam partículas maiores.

Os quarks de beleza são instáveis, vivendo em média por cerca de 1,5 trilionésimo de segundo antes de se decomporem em outras partículas. A maneira como os quarks de beleza decaem pode ser fortemente influenciada pela existência de outras partículas ou forças fundamentais.

Quando um quark de beleza decai, ele se transforma em um conjunto de partículas mais leves, como elétrons, por meio da influência da força fraca. Uma das maneiras pelas quais uma nova força da natureza pode se dar a conhecer é alterando sutilmente a frequência com que os quarks de beleza decaem em diferentes tipos de partículas.

O artigo de março foi baseado em dados do experimento LHCb, um dos quatro detectores de partículas gigantes que registram o resultado das colisões de ultra alta energia produzidas pelo LHC. (O ‘b’ em LHCb significa ‘beleza’.)

Ele descobriu que os quarks de beleza estavam decaindo em elétrons e seus primos mais pesados ​​chamados múons em taxas diferentes. Isso foi realmente surpreendente porque, de acordo com o modelo padrão, o múon é basicamente uma cópia de carbono do elétron – idêntico em todos os aspectos, exceto por ser cerca de 200 vezes mais pesado.

Isso significa que todas as forças devem atrair elétrons e múons com igual força – quando um quark de beleza decai em elétrons ou múons por meio da força fraca, deve fazê-lo com a mesma frequência.

Em vez disso, meus colegas descobriram que o decaimento do múon estava acontecendo apenas cerca de 85% das vezes que o decaimento do elétron. Supondo que o resultado esteja correto, a única maneira de explicar tal efeito seria se alguma nova força da natureza que puxa elétrons e múons de maneira diferente esteja interferindo na forma como os quarks de beleza decaem.

O resultado causou grande empolgação entre os físicos de partículas. Há décadas procuramos por sinais de algo além do modelo padrão e, apesar de dez anos de trabalho no LHC, nada conclusivo foi encontrado até agora.

Portanto, descobrir uma nova força da natureza seria um grande negócio e poderia finalmente abrir a porta para responder a alguns dos mistérios mais profundos que a ciência moderna enfrenta…

Claro, devemos ser cautelosos. Ainda há um caminho a percorrer antes de podermos afirmar com certo grau de certeza que realmente estamos vendo a influência de uma quinta força da natureza.

Meus colegas estão trabalhando duro para extrair o máximo de informações possível dos dados existentes, enquanto se preparam ativamente para a primeira execução do experimento LHCb atualizado.

Enquanto isso, outros experimentos no LHC, bem como no experimento Belle 2 no Japão, estão se aproximando das mesmas medições. É emocionante pensar que nos próximos meses ou anos uma nova janela poderá ser aberta sobre os ingredientes mais fundamentais do nosso Universo.

(Fonte)


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