LHC dá pistas sobre o que pode ser uma nova era na física

Experimento encontra disparidade entre matéria e antimatéria que aparentemente não pode ser explicada pelas teorias atualmente aceitas

Um resultado recém-obtido pelo LHC, o maior acelerador de partículas do mundo, ajuda a explicar por que tudo no Universo é feito de matéria, não antimatéria. De quebra, pode abalar as fundações sobre as quais se assenta toda a ciência sobre esses componentes mais elementares do cosmos.

O experimento LHCb, instalado no anel subterrâneo do acelerador de partículas, na fronteira entre a França e a Suíça, fez uma série de observações focadas num tipo específico de quark.

É raro encontrar alguém de fora do mundo da física que já tenha ouvido falar de quarks. Mas eles estão por toda parte – são os componentes básicos das partículas que moram no coração dos átomos, os famosos prótons e nêutrons.

Além de formar essa dupla bem conhecida, eles também podem ser combinados para produzir uma miríade de outras partículas, muitas delas instáveis. E vêm em vários sabores.

O experimento LHCb, por exemplo, é uma sigla para LHC bottom, porque originalmente ia estudar o quark do tipo bottom ("baixo"). Mas os cientistas decidiram usá-lo também para investigar um primo dele, o charme.

Em colisões bombásticas de partículas, o LHC fabricou toneladas de tijolos elementares conhecidos como mésons D, compostos por um quark charm e um chamado up. Altamente instáveis, eles se desintegram numa fração de segundo. Tão rápido que os detectores nem conseguem vê-los.

Contudo, ao se desintegrar, os mésons D disparam partículas menores e mais estáveis, essas sim detectáveis. Aí, a partir delas, os físicos conseguem reconstruir a característica das entidades que as precederam.

Matéria e antimatéria

No experimento, foram naturalmente produzidos mésons D de dois tipos diferentes. Alguns usavam um quark charme, e outras usavam um antiquark charme.

Faz tempo que os físicos descobriram que, para toda partícula, existe uma versão "espelhada" dela mesma, por assim dizer. São as antipartículas, que têm características muito semelhantes às suas contrapartes de matéria, mas com carga oposta.

Um exemplo conhecido de antipartícula é o pósitron, usado nas tomografias médicas. Ele é uma versão "alternativa" do elétron, igualzinho em tudo, mas com carga positiva em vez de negativa.

O fato de ser possível criar e manipular antimatéria em laboratório por si só já traz um enigma: por que o Universo inteiro, não importa para onde olhemos, é feito só de matéria?

Os cientistas desconfiam que há alguma diferença sutil entre matéria e antimatéria que faça com que uma seja um pouquinho mais fabricada que a outra. Essa pequena sobra de matéria seria a matéria-prima para tudo que vemos hoje no cosmos (o resto teria se aniquilado mutuamente, uma vez que partículas e antipartículas, quando se encontram, se desintegram em energia pura).

A atual teoria que explica o comportamento de todas as partículas, o chamado Modelo Padrão, até consegue comportar uma pequena variação. Mas o que os cientistas encontraram no LHCb foi uma variação bem maior que a esperada _a desintegração de mésons D com quarks charme foi vista 0,8% mais que a dos com antiquarks.

"O fato de não ser do nível que a gente esperava significa que pode estar faltando alguma coisa no Modelo Padrão. Algum tipo de física nova que a gente não tenha", explica Miriam Gandelman, pesquisadora da UFRJ que trabalha no experimento LHCb. "Por isso ficamos tão animados."

Cautela

Os resultados foram apresentados numa conferência em Paris, mas ainda não foram publicados formalmente num periódico científico (um artigo está sendo finalizado no momento). E o grupo está fazendo novos testes no LHC para confirmar as conclusões iniciais.

Se forem confirmados, além de ajudar a explicar por que o Universo é predominantemente feito de matéria, os experimentos podem iluminar o caminho para uma nova etapa da física, que transcenda as limitações do Modelo Padrão.

Mas é cedo para presumir isso, mesmo se tudo estiver certinho. Gustavo Burdman, físico teórico da USP não envolvido com o estudo, indica que há certos fatores que podem explicar esse resultado em particular.

"Um jeito de testar se o que está acontecendo nos decaimentos é nova física ou não é fazer medições em outros parâmetros que podem ser também atingidos caso o efeito seja de nova física", diz.

De toda forma, a novidade é uma coisa boa para o LHC, cujo propósito maior é justamente testar conceitos da física de partículas que até então não podiam ser verificados em laboratório. De preferência, com algumas surpresas ao longo do caminho.

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