Bárion Xi_b^*: cientistas detectam nova partícula

Publicado em 2.05.2012

Cientistas do LHC (Grande Colisor de Hádrons) publicaram recentemente um artigo apontando a descoberta de um novo bárion, o Xi_b^*. Este é o primeiro bárion descoberto pelo LHC, e sua importância decorre do fato dele confirmar algumas suposições sobre como os quarks se ligam dentro da matéria.

O que são bárions

Na física de partículas, os bárions são uma família de partículas compostas de três quarks. Os quarks formam um grupo de seis partículas que diferem em massa e carga. Os dois quarks mais leves, chamados de quarks “up” e “down”, formam os dois componentes do núcleo atômico, prótons e nêutrons.

Todos os bárions que são compostos dos três quarks mais leves (“up”, “down”, e “strange”, ou bárions u-d-s) são conhecidos.

A teoria prevê também a existência dos assim chamados bárions Xi_b, contendo um quark “beauty”, um quark “strange” e um quark “up”, que resulta em um bárion neutro Xi_b^0, ou um quark “down”, que resulta em um bárion carregado Xi_b^*. Somente alguns poucos bárions com quarks pesados foram observados até hoje, pois são muito instáveis, só podendo ser gerados artificialmente em aceleradores de partículas. Nenhum dos bárions previstos no estado excitado tinha sido observados antes, sendo este o primeiro.

A descoberta

Examinando dados obtidos em 2011 no detector CMS (Compact Muon Solenoid), os físicos Claude Amsler, Vincenzo Chiochia e Ernest Aguiló do Instituto de Física da Universidade de Zurique, Suíça, detectaram um bárion com um quark leve e dois pesados.

A partícula Xi_b^* é composta de um quark “beauty”, um quark “strange” e um quark “bottom”, é eletricamente neutra e tem um spin de 1,5. Sua massa é comparável à de um átomo de lítio, que tem número atômico 3 (3 prótons e 3 ou 4 nêutrons).

Com esta nova descoberta, dois dos três bárions preditos pela teoria já foram observados. A nova partícula não pode ser detectada diretamente por que é muito instável para ser registrada pelo detector, mas os produtos do decaimento desta partícula foram detectados.

Os cálculos que levaram a essa conclusão foram baseados em dados de colisões próton-próton com energias de 7 TeV (tera elétron-volts). Um total de 21 decaimentos do bárion Xi_b^* foi descoberto, o que é suficiente para descartar uma flutuação estatística. Esta descoberta confirma a teoria sobre como os quarks se ligam, e portanto ajuda a entender a força nuclear forte, ou interação forte, uma das quatro forças básicas da natureza, que determina a estrutura da matéria.

O CMS

O detector CMS (Compact Muon Solenoid) é projetado para medir a energia e momentum dos fótons, elétrons, múons e outras partículas carregadas com um alto grau de precisão. Vários instrumentos de medição estão reunidos em camadas no detector, que pesa mais de 12.500 toneladas, no qual traços das partículas resultantes das colisões podem ser registrados.

179 instituições do mundo todo estão envolvidas no desenvolvimento do CMS. O Brasil tem participação nisso, através da rede de processamento brasileira, da Sprace (Centro Regional de Análise de São Paulo), e dos seguintes pesquisadores e entidades:

Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas, Rio de Janeiro
G.A. Alves, M. Correa Martins Junior, D. De Jesus Damiao, T. Martins, M.E. Pol, M.H.G. Souza

Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro
W.L. Alda Júnior, W. Carvalho, A. Custódio, E.M. Da Costa, C. De Oliveira Martins, S. Fonseca ´De Souza, D. Matos Figueiredo, L. Mundim, H. Nogima, V. Oguri, W.L. Prado Da Silva, A. Santoro, L. Soares Jorge, A. Sznajder

Instituto de Física Teórica, Universidade Estadual Paulista, São Paulo
C.A. Bernardes, F.A. Dias, T.R. Fernandez Perez Tomei, E. M. Gregores, C. Lagana, F. Marinho, P.G. Mercadante, S.F. Novaes, Sandra S. Padula[ScienceDaily, Fermilab, CERN, Wikipedia]

Autor: Cesar Grossmann

Sou formado em Engenharia Elétrica, mas trabalho no setor público, gosto de xadrez e fotografia.

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3 Comentários

  1. Falava-se em Gluons ligando Quarks, agora a nota é que há um outro processo não mencionado em que os grupos de tres quarks se ligam apenas porque determinadas associações são atrativas entre si devido a descoberta de um Bárion, sem necessidade de cola e isto resulta em prótons e neutrons de forma mais bem explicada. Mas, são cálculos. Nada mais do que calculos diferenciais.

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