Pesquisa no LHC fecha cerco sobre física além do modelo padrão

Destaque em Física, semana de 21 de setembro de 2017

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Após a descoberta do bóson de Higgs, que coroou de forma exemplar o chamado modelo padrão da física de partículas, o principal objetivo do LHC, o Grande Colisor de Hádrons operado pelo CERN, na divisa entre a França e a Suíça, passou a ser buscar pistas de fenômenos e partículas físicas que vão além do modelo padrão.

Um novo trabalho produzido pela colaboração internacional responsável pelo detector CMS, que tem participação brasileira, apresentou alguns dos últimos resultados dessa busca.

Os esforço estava concentrado na busca de uma nova partícula com spin 1, ou seja, uma ressonância vetorial, que levasse a um decaimento entre pares quark-antiquark após colisões entre prótons promovidas pelo LHC. Fugindo do jargão, o experimento tentava buscar certos resultados do estilhaçamento dos prótons que são previstos por alguns modelos mais exóticos que tentam explorar o que há além do universo conhecido de partículas e forças.

"Essa busca é importante porque novas ressonâncias que se acoplam a quarks são previstas por uma série de modelos de física além do modelo padrão", conta Thiago Tomei, co-autor do trabalho e pesquisador da UNESP (Universidade Estadual Paulista) e do CERN. "Desse modo, se existirem, essas ressonâncias devem ser produzidas com relativa facilidade no LHC."

O que se observou contudo, conforme artigo publicado em 15 de setembro no "Physical Review Letters", foi a ausência de um sinal equivalente, com o descarte de novas partículas com energia na faixa de 100 a 300 GeV (giga elétron-volts). Apenas para comparação, a massa de um próton é cerca de 1 GeV. Trata-se de uma faixa do espaço de parâmetros que, em parte, jamais havia sido explorada antes.

"A ausência dessas evidências implica que, dentro dos limites de confiança do experimento, modelos que preveem essas partículas estão excluídos", explica Tomei. "Isso não quer dizer que partículas novas não existam -- elas podem ter massas fora dessa faixa, ou serem produzidas a taxas muito menores do que aquelas às quais o experimento tem sensibilidade."

Na prática, o resultado ajuda muito a nos dizer sobre o que a natureza não é, mas ainda faltam pistas do que ela pode de fato vir a ser. Nesse sentido, será importante prosseguir com a análise das colisões realizadas no LHC. "Os passos seguintes serão analisar o próximo conjunto de dados tomados, que é mais de dez vezes maior, e permitirá aumentar muito a sensibilidade do experimento", completa Tomei. "Algumas das técnicas usadas no trabalho atual, como a subestrutura de jatos, também estão em constante evolução; durante essa futura análise, essas novas técnicas serão utilizadas para aprimorar ainda mais a sensibilidade."

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