LHC confirma a descoberta de “partículas exóticas”

Em 2007, uma equipe de cientistas que operava um acelerador de partículas japonês encontrou evidências da existência de uma partícula que não se encaixava no modelo tradicional da física de partículas. Desconsiderada em um primeiro momento, essa partícula, a Z(4430), entrou em evidência com a recente descoberta dos hádrons (hadrões) exóticos por pesquisadores do LHC.

Os hádrons são partículas subatômicas formadas por quarks e antiquarks (contrapartes dos quarks que possuem massa idêntica, mas carga elétrica oposta à destes) mantidos unidos sob a influência da força nuclear forte, ou interação forte. Esta força, uma das quatro interações fundamentais da natureza (ao lado de eletromagnetismo, força nuclear fraca e gravidade) age na escala subatômica mantendo estáveis os prótons/protões e nêutrons/neutrões — exemplos de hádrons — e unindo-os nos núcleos dos átomos, gerando aquilo que chamaríamos de matéria convencional.

O Modelo Padrão da física admite dois tipos de hádrons: os bárions/bariões são formados por 3 quarks (o próton é uma espécie de bárion); os mésons/mesões, por um par quark-antiquark. No entanto, com o desenvolvimento da disciplina que estuda a força forte — denominada cromodinâmica quântica — ficou claro para os cientistas que haveria a possibilidade de outros hádrons surgirem de diferentes combinações entre quarks e antiquarks.

Consoante com a previsão mencionada logo acima, em comunicado proferido anteontem (14 de abril), o físico Tomasz Skwarnicki, da Universidade de Syracuse, nos Estados Unidos, disse que os pesquisadores confirmaram “a observação inequívoca de um estado muito exótico — algo que se parece com uma partícula composta por dois quarks e dois antiquarks” e que “pode nos dar uma nova forma de olhar para a física da interação forte”.

Dois para lá, dois para cá

A declaração de Skwarnicki diz respeito à descoberta — com elevado grau de confiabilidade estatística — de um novo tipo de hádron. Os responsáveis pelo feito foram os pesquisadores da colaboração internacional Large Hadron Collider beauty (LHCb) que trabalham na Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear (CERN), sediada na Suíça.

Há cerca de sete anos, um grupo de cientistas conhecido como Colaboração Belle havia avaliado, em um acelerador de partículas do Japão, e comunicado indícios da existência da partícula exótica Z(4430), que parecia ser feita de dois quarks e dois antiquarks. Porém, a comunidade científica considerou faltarem boas evidências para que se anunciasse, então, a descoberta definitiva de uma nova partícula. Anos depois, a equipe BaBar (da Universidade Stanford) realizou análises mais complexas que pareciam explicar os dados obtidos pela Colaboração Belle sem, entretanto, que houvesse neles qualquer hádron exótico oculto.

Isso motivou a equipe do experimento Belle a investigar ainda mais seus próprios dados, novamente encontrando evidências da nova partícula.

Recentemente, utilizando informações obtidas a partir de mais de 180 trilhões (biliões) de colisões de prótons ocorridas no Grande Colisor de Hádrons, a equipe do LHCb chegou à conclusão de que o hádron exótico é uma postulação verdadeira. Para Skwarnicki, os resultados do experimento são “argumentos concludentes” de que essa partícula, de fato, existe, não sendo apenas um erro na condução empírica. Seu colega Sheldon Stone, pesquisador do CERN, concorda que é bom “finalmente provar a existência” de algo que, há muito tempo, os físicos acreditam que existia.

Os cientistas do CERN já sentiram esse mesmo “gosto” anteriormente, quando, em 2013, provaram a existência do Bóson de Higgs, partícula inicialmente proposta na década de 1960 pelo físico britânico Peter Higgs, entre outros. O bóson está diretamente associado ao Campo de Higgs, campo este que permeia o espaço e permite que as partículas tenham massa.

Make It Clear Brasil

Um apoio ao livre pensamento e a um entendimento do mundo baseado em evidências