{"id":20932,"date":"2023-06-27T10:34:45","date_gmt":"2023-06-27T13:34:45","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf-wp2027\/?p=20932"},"modified":"2023-06-27T13:35:47","modified_gmt":"2023-06-27T16:35:47","slug":"cientistas-da-usp-avancam-na-busca-por-particulas-exoticas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf\/cientistas-da-usp-avancam-na-busca-por-particulas-exoticas\/","title":{"rendered":"Cientistas da USP avan\u00e7am na busca por \u201cpart\u00edculas ex\u00f3ticas\u201d"},"content":{"rendered":"\n<p><em>An\u00e1lise envolveu o uso do experimento ArgoNeut, que operou entre 2009 a 2010 no Fermilab, nos Estados Unidos<\/em><\/p>\n\n\n\n<p>Uma das formas em se descobrir uma part\u00edcula prevista por teorias \u00e9 se certificar experimentalmente daquilo que ela definitivamente n\u00e3o \u00e9. Nessa l\u00f3gica inversa, um grupo de cientistas da Universidade de S\u00e3o Paulo analisou os dados do ArgoNeut, experimento pequeno, de um metro por cinq\u00fcenta cent\u00edmetros, instalado no Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab), nos Estados Unidos, conseguindo grande avan\u00e7o na busca pelas chamadas \u201cpart\u00edculas ex\u00f3ticas\u201d, que n\u00e3o est\u00e3o previstas no Modelo Padr\u00e3o e que podem ajudar a explicar, entre outros temas, quest\u00f5es como a energia e mat\u00e9ria escuras.<\/p>\n\n\n\n<p>Criado inicialmente como um detector de neutrinos, o ArgoNeut foi um experimento feito entre 2009 e 2010 para testar uma nova classe de equipamentos, que est\u00e3o sendo implementados agora, em detectores gigantes de neutrinos no DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment), um projeto de US$ 3 bilh\u00f5es do qual participa a Universidade Estadual de Campinas (Unicamp).<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-embed is-type-video is-provider-youtube wp-block-embed-youtube wp-embed-aspect-4-3 wp-has-aspect-ratio\"><div class=\"wp-block-embed__wrapper\">\n<iframe title=\"[Destaque em F\u00edsica] Cientistas da USP avan\u00e7am na busca por \u201cpart\u00edculas ex\u00f3ticas\u201d\" width=\"900\" height=\"675\" data-src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/i8P9Mi6x50k?feature=oembed\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture; web-share\" allowfullscreen src=\"data:image\/svg+xml;base64,PHN2ZyB3aWR0aD0iMSIgaGVpZ2h0PSIxIiB4bWxucz0iaHR0cDovL3d3dy53My5vcmcvMjAwMC9zdmciPjwvc3ZnPg==\" class=\"lazyload\" data-load-mode=\"1\"><\/iframe>\n<\/div><\/figure>\n\n\n\n<p>Apesar de suas pequenas dimens\u00f5es, o ArgoNeut foi al\u00e9m de captar neutrinos: o arg\u00f4nio l\u00edquido em seu interior se mostrou extremamente est\u00e1vel e confi\u00e1vel para captar neutrinos, mas segundo os cientistas, ele teria tamb\u00e9m grande capacidade para captar intera\u00e7\u00f5es entre part\u00edculas ex\u00f3ticas com as part\u00edculas do modelo padr\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n<p>O f\u00edsico italiano Enrico Bertuzzo, professor associado do Instituto de F\u00edsica (IF) da USP, explica que o Modelo Padr\u00e3o, criado no s\u00e9culo passado, \u00e9 bem sucedido em se explicar as part\u00edculas elementares, mas possui muitas lacunas. O pr\u00f3prio Neutrino, por exemplo, n\u00e3o teria massa dentro da teoria do Modelo Padr\u00e3o, embora experimentos tenham comprovado a exist\u00eancia de massa nessa part\u00edcula. \u201cE quando olhamos para a energia e mat\u00e9ria escuras, n\u00e3o h\u00e1 candidato no Modelo Padr\u00e3o que possa explicar isso\u201d, explica Bertuzzo.<\/p>\n\n\n\n<p>Mas h\u00e1 quase 50 anos novas e novas teorias t\u00eam surgido para se estender o Modelo Padr\u00e3o. Na d\u00e9cada de 1970, por exemplo, os pesquisadores Roberto Peccei e Helen Quinn teorizaram a exist\u00eancia de \u201caxi\u00f4ns\u201d, part\u00edculas hipot\u00e9ticas que resolveriam um problema na f\u00edsica de part\u00edculas sobre Carga-Paridade (Problema CP) e que poderia explicar a mat\u00e9ria escura, inclusive. At\u00e9 hoje, essa part\u00edcula n\u00e3o foi descoberta, mas seus princ\u00edpios te\u00f3ricos alimentaram a cria\u00e7\u00e3o de hip\u00f3teses para outras part\u00edculas que podem existir no universo que s\u00e3o chamadas Axionlike Particle (Part\u00edculas Parecidas com o Axi\u00f4n, ou ALP).<\/p>\n\n\n\n<p>Bertuzzo explica que o estudo da USP, do qual ele participou, estava interessado em buscar pela detec\u00e7\u00e3o de duas ALPs: leptophilic ALPs, que se acoplariam apenas a l\u00e9ptons carregados e f\u00f3tons; e o Majoron, part\u00edcula que seria respons\u00e1vel pela gera\u00e7\u00e3o din\u00e2mica das massas de Majorana dos neutrinos, batizado com o nome do f\u00edsico italiano Ettore Majorana, que primeiro prop\u00f4s a exist\u00eancia desse tipo de massa.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-full\"><img fetchpriority=\"high\" decoding=\"async\" width=\"864\" height=\"552\" src=\"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf-wp2027\/wp-content\/uploads\/2023\/06\/destaque-20230627-2.jpg\" alt=\"\" class=\"wp-image-20935\"\/><\/figure>\n\n\n\n<p><strong>Figura 1 No eixo vertical, f \u00e9 a amplitude de probabilidade de intera\u00e7\u00e3o entre ALPs e part\u00edculas do Modelo Padr\u00e3o; eixo horizontal \u00e9 a massa em Giga El\u00e9tron-Volt; a regi\u00e3o cinza simboliza a \u00e1rea na qual outros experimentos descartaram a exist\u00eancia das part\u00edculas ex\u00f3ticas, enquanto a vermelha e lil\u00e1s s\u00e3o regi\u00f5es exclu\u00edda pelo ArgoNeut. Isso mostra que novos experimentos dever\u00e3o ter foco sobre as regi\u00f5es brancas, nas quais as ALPs podem ainda existir<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p>Em teoria, o ArgoNeut deveria captar essas part\u00edculas. Para isso, um feixe de pr\u00f3tons \u00e9 disparado sobre alvos de grafite que est\u00e3o, respectivamente, a um quil\u00f4metro e a 300 metros de dist\u00e2ncia do detector do experimento. O choque entre pr\u00f3tons e o alvo gera uma rea\u00e7\u00e3o que cria uma s\u00e9rie de part\u00edculas, que precisam viajar certas dist\u00e2ncias para deca\u00edrem pr\u00f3ximas ao detector. Quando elas decaem, elas reagem com os elementos do arg\u00f4nio l\u00edquido, gerando sinais de sua exist\u00eancia.<\/p>\n\n\n\n<p>E, ao analisar os dados coletados pelo experimento entre 2009 e 2010, os cientistas verificaram que nenhuma detec\u00e7\u00e3o dessas duas part\u00edculas ex\u00f3ticas foi confirmada. Isso, no entanto, n\u00e3o \u00e9 motivo algum de desmotiva\u00e7\u00e3o. Ao n\u00e3o detectar as part\u00edculas em certas regi\u00f5es de intera\u00e7\u00e3o entre massa e amplitude de probabilidade de intera\u00e7\u00e3o, o estudo da USP aponta quais as condi\u00e7\u00f5es sobre as quais novos experimentos devem se debru\u00e7ar em busca dessas novas part\u00edculas. O estudo, que teve tamb\u00e9m a participa\u00e7\u00e3o dos cientistas Ana Luisa Foguel, Gabriel M. Salla e Renata Zukanovich Funchal, foi publicado em abril de 2023 no peri\u00f3dico <a href=\"https:\/\/journals.aps.org\/prl\/abstract\/10.1103\/PhysRevLett.130.171801\">Physical Review Letters<\/a>.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p>\u201cO estudo traz duas conclus\u00f5es. Primeiro, que a gente conseguiu colocar limites (de amplitude de probabilidade de intera\u00e7\u00e3o), que s\u00e3o muito mais fortes do que se esperava. Segundo, que o ArguNeut \u00e9 extremamente competitivo apesar de ser muito pequeno, em compara\u00e7\u00e3o com experimentos maiores\u201d, afirma Bertuzzo. \u201cN\u00e3o quer dizer que isso aumenta a probabilidade das ALPs serem detectadas, mas hoje temos uma ideia melhor do que elas n\u00e3o s\u00e3o. N\u00f3s fazemos o processo inverso. Portanto, n\u00e3o faz sentido aos futuros experimentos focar nas regi\u00f5es que pesquisamos, mas sim em \u00e1reas nas quais elas ainda podem existir.\u201d<\/p>\n\n\n\n<p><strong>(Colaborou Roger Marzochi)<\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>An\u00e1lise envolveu o uso do experimento ArgoNeut, que operou entre 2009 a 2010 no Fermilab, nos Estados Unidos Uma das formas em se descobrir uma part\u00edcula prevista por teorias \u00e9 se certificar experimentalmente daquilo que ela definitivamente n\u00e3o \u00e9. 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