LHC encontra indícios de uma ‘nova física’

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Pesquisadores do Grande Colisor de Hádrons (LHC), do CERN, na Suíça, encontraram evidências de partículas subatômicas que atuam de uma forma que desafia o  Modelo Padrão da física de partículas – o atual melhor conjunto de equações que temos para explicar o comportamento e as interações de partículas no universo.

Este  Modelo Padrão tem nos servido muito bem até agora, mas há alguns buracos significativos – o mais gritante é o fato de que ele não leva em conta a gravidade. Então, por décadas, os físicos têm tentado encontrar uma física que ocorre além do Modelo Padrão, utilizando máquinas, tais como o LHC, para ajudá-los a encontrar pistas. E agora eles podem finalmente ter uma enorme vantagem.

Uma equipe internacional de físicos encontrou indícios de léptons – um tipo específico de partícula subatômica – se comportando de forma estranha e não prevista pelo Modelo Padrão. Eles descobriram isso enquanto olhavam para o decaimento de partículas chamadas mésons B em partículas mais leves, incluindo dois tipos de léptons: o lepton tau e o múon.

De acordo com um conceito chave do Modelo Padrão chamado “universalidade dos léptons”, todos os léptons são tratados de forma igual por todas as forças fundamentais, o que significa que todos os léptons devem decair no mesmo ritmo. Mas nos dados, a equipe encontrou uma pequena, mas notável diferença nas taxas previstas de decadência. Isto sugere que algum tipo de força ou partícula ainda desconhecida pode estar em jogo.

“O Modelo Padrão diz que o mundo interage com todos os léptons da mesma forma. Há uma democracia lá. Mas não há nenhuma garantia de que isso será uma realidade se descobrirmos novas partículas ou novas forças”, disse um dos pesquisadores Hassan Jawahery, da Universidade de Maryland, nos EUA, em um comunicado de imprensa. “A universalidade dos léptons é verdadeiramente consagrada no Modelo Padrão. Se essa universalidade está quebrada, nós podemos dizer que nós encontramos evidências para uma física não-padrão.”

Seria tentador ignorar este achado como uma anomalia, se não fosse pelo fato de que uma descoberta semelhante sobre a decadência de léptons foi feita pelo experimento BaBar no Acelerador Linear de Stanford, nos EUA, em 2012. Esta experiência também analisou a decadência dos mésons B, mas conseguiu esta decadência através do esmagamento de elétrons, ao invés de prótons.

“Os experimentos foram realizados em ambientes totalmente diferentes, mas eles refletem o mesmo modelo físico. Essa replicação fornece uma importante verificação independente sobre as observações,” o físico Brian Hamilton, da Universidade de Maryland, explicou”. O peso adicional de duas experiências é a chave aqui. Isto sugere que não é apenas um efeito instrumental – está apontando para uma física real.

A equipe agora precisa confirmar as suas observações com novas experiências. Os dados utilizados para esta pesquisa foram coletados durante a primeira execução do LHC entre 2011 e 2012 – o mesmo período em que foi encontrado o bóson de Higgs, a última peça do Modelo Padrão desaparecida. Mas agora que o acelerador de partículas está em sua segunda execução e alcança níveis de energia recordes, os físicos vão ter uma melhor chance de capturar a decadência em ação novamente.

Os resultados serão publicados em 04 de setembro na revista Physical Review Letters, mas já foram publicados no arXiv.

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