Experimento no LHC pode indicar uma nova física

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Problemas estão se formando no mundo ordenado da física subatômica.

Novas evidências do maior acelerador de partículas do mundo, o Grande Colisor de Hádrons (LHC), em Genebra, na Suíça, sugerem que certas partículas subatômicas minúsculas chamadas léptons não se comportam conforme o esperado.

Até agora, os dados apenas sugerem esses léptons mal-comportados. Mas se mais dados confirmarem o seu comportamento rebelde, as partículas representarão as primeiras rachaduras no modelo de física reinante para partículas subatômicas, dizem os pesquisadores.

Um modelo único, chamado Modelo Padrão, governa o mundo bizarro das partículas subatômicas. Ele determina o comportamento de cada partícula, de neutrinos espectrais até o muito procurado bóson de Higgs (descoberto em 2012), que explica como outras partículas adquirem sua massa. Em centenas de experiências de mais de quatro décadas, os físicos têm confirmado repetidas vezes que o Modelo Padrão é um indicador preciso da realidade.

Mas o Modelo Padrão não é o quadro completo de como o universo funciona. Por um lado, os físicos não encontraram uma maneira de conciliar o microcosmo do modelo padrão com a teoria de Einstein da relatividade geral, que descreve como a massa distorce o espaço-tempo em uma escala maior. E nem a teoria explica a substância misteriosa chamada matéria escura, que compõe a maior parte da matéria do universo, mas não emite luz. Então, os físicos têm estado em busca de quaisquer resultados que contradizem as premissas básicas do modelo padrão, na esperança de que isso possa revelar uma nova física.

Rachaduras na fundação

Os físicos podem ter encontrado tal contradição no LHC, que acelera feixes embalados com prótons em torno de um anel subterrâneo de 27 quilômetros e os esmaga, criando uma chuva de partículas de vida curta .

Enquanto peneiram a sopa de letrinhas de partículas de vida curta, os cientistas do experimento LHCb (imagem em destaque) notaram uma discrepância na forma como B mésons – partículas com massa 5 vezes maior do que o próton – se deterioraram em dois outros tipos de partículas como elétrons – o lépton tau e o múon.

Os cientistas do LHCb notaram mais léptons tau do que o esperado no início deste ano. Mas esse resultado foi muito preliminar. A partir somente dos dados do LHCb, havia uma grande chance – cerca de 1 em 20 – de que um acaso estatístico pudesse explicar os resultados.

Mas essa mesma discrepância na proporção aconteceu de novo acima no experimento BaBar da Universidade de Stanford, que acompanhou a precipitação dos elétrons que colidem com os seus parceiros de antimatéria, os pósitrons.

Com as duas fontes de dados combinadas, as chances de que a discrepância lepton-tau-múon seja um subproduto do acaso cai significativamente. Os novos resultados estão em um nível de certeza “4-sigma”, o que significa que há uma chance de 99,993% de que a discrepância entre léptons tau e múons represente um fenômeno físico real, e não um subproduto do acaso. (Normalmente, os físicos anunciam grandes descobertas, como a do bóson de Higgs, quando os dados atingem um nível 5-sigma de significância, o que significa que há um 1 chance em 3,5 milhões de que a descoberta seja um acaso estatístico.)

Novos mundos?

Claro, ainda é muito cedo para dizer com certeza absoluta que algo suspeito está acontecendo no mundo do muito pequeno. Mas o fato de que resultados semelhantes foram encontrados usando modelos experimentais completamente diferentes reforça os achados do LHCb, disse Zoltan Ligeti, um físico teórico do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, na Califórnia, que não esteve envolvido nas experiências atuais.

Se o fenômeno for confirmado com mais testes, “as implicações para a teoria e como vemos o mundo seriam extremamente substanciais”, disse Ligeti. “É realmente um desvio do modelo padrão em uma direção que a maioria das pessoas não teria esperado.”

Por exemplo, um dos principais candidatos para explicar a matéria escura e a energia escura é uma classe de teorias conhecidas como supersimetria, que postula que cada partícula conhecida tem uma superparceira com características ligeiramente diferentes. Mas as versões mais populares dessas teorias não conseguem explicar os novos resultados, disse ele.

Ainda assim, os novos resultados não foram confirmados ainda. Vamos ter que esperar até que a equipe comece a analisar os dados da mais recente execução do LHC, com quase o dobro dos níveis de energia. [LiveScience]

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