Físicos podem ter conseguido detectar odderons pela primeira vez

Por , em 2.05.2019

O odderon é uma das partículas mais estranhas que conhecemos. Para começo de conversa, ele nem sequer é uma partícula: os físicos definem o odderon como uma quasipartícula, um tipo estranho de elemento que não é estável o suficiente para ser uma partícula. Pela primeira vez, odderons podem ter sido detectados, obra do Grande Colisor de Hádrons, o mais poderoso destruidor de átomos que temos na Terra, onde as partículas são compactadas perto da velocidade da luz num raio 27 quilômetros do anel do colisor, localizado perto de Genebra, na Suíça.

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O que nós definimos como partículas são coisas geralmente muito estáveis: elétrons, prótons, quarks, neutrinos e assim por diante. É possível segurar um monte delas na mão – na verdade a nossa própria mão é feita delas. Elas não desaparecem no ar, então podemos assumir que essas partículas fundamentais existem e continuarão existindo no longo prazo. Há outras partículas que não duram muito, mas ainda assim podem ser chamadas de partículas. Apesar de suas vidas curtas, elas permanecem sendo partículas. Elas são livres, independentes e capazes de viver por conta própria, separadas de quaisquer interações – as marcas de uma partícula real.

Só então é que chegam as quasipartículas. Quasipartículas não são exatamente partículas, mas são alguma coisa. Elas surgem durante interações de partículas a velocidades super altas. Quando dois prótons colidem um com o outro quase à velocidade da luz, não é como duas bolas de bilhar chocando-se. É mais como duas águas-vivas balançando uma na outra, colocando suas entranhas de dentro para fora e tendo tudo rearranjado antes de voltarem a ser águas-vivas ao sair.

Nessa bagunça, às vezes aparecem padrões estranhos. Pequenas partículas entram e saem da existência em um piscar de olhos, apenas para serem seguidas por outra dessas partículas fugazes – e outra, e outra. Às vezes, esses flashes de partículas aparecem em uma sequência ou padrão particular. Às vezes, nem sequer há flashes de partículas, mas apenas vibrações na sopa da mistura da colisão – vibrações que sugerem a presença de uma partícula transitória.

Partícula “anjo” é sua própria antipartícula

É aqui que os físicos enfrentam um dilema matemático. Eles podem tentar descrever completamente toda a bagunça complicada que leva a esses padrões efervescentes, ou podem fingir – puramente por conveniência – que esses padrões são “partículas” em si mesmos, mas com propriedades estranhas, como massas negativas e spins que mudam com o tempo.

Os físicos escolheram essa última opção e, assim, definiram estes flashes ou vibrações, padrões breves e efervescentes ou ondulações de energia que aparecem no meio de uma colisão de partículas de alta energia, como quasipartículas. Essa decisão foi tomada porque daria muito trabalho descrever completamente essa situação matematicamente, portanto os físicos utilizam um atalho e fingem que esses padrões são partículas em si mesmos. Isso é feito apenas para tornar a matemática mais fácil de lidar. Então, as quasipartículas são tratadas como partículas, mesmo que definitivamente não sejam.

Seção Transversal

O Odderon é um tipo particular de quasipartícula previsto na década de 1970. Acredita-se que ele apareça quando um número ímpar de quarks – partículas pequeninas que são os blocos de construção da matéria – piscam e desaparecem brevemente durante as colisões de prótons e antiprótons. Se os odderons estiverem presentes neste cenário de esmagamento, haverá uma ligeira diferença nas seções transversais (jargão físico para a facilidade com que uma partícula atinge outra) de colisões entre partículas com elas mesmas e com suas antipartículas.

Se fizermos vários prótons colidirem, por exemplo, podemos calcular uma seção transversal para essa interação. Então, podemos repetir este exercício para colisões próton-antipróton. Em um mundo sem odderons, essas duas seções transversais deveriam ser idênticas. Mas os odderons mudam o cenário. Eles apareceriam mais favoravelmente nas colisões partícula-partícula do que nas antipartícula-antipartícula, o que modifica levemente as seções transversais.


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O problema é que esta diferença está prevista para ser muito, muito pequena, então seriam necessários muitas colisões antes que uma detecção fosse feita. Para isso seria necessário um colisor de partículas gigantesco que esmagasse regularmente prótons e antiprótons juntos e fizesse isso com tanta energia e com tanta frequência que poderíamos obter estatísticas confiáveis. Para felicidade dos pesquisadores, o Grande Colisor de Hádrons é exatamente isso.

Em um artigo recente, publicado em 26 de março, a Colaboração TOTEM descobriu diferenças significativas entre as seções transversais de prótons chocando-se com outros prótons versus prótons chocando-se com antiprótons. A maneira mais lógica de explicar essa diferença é o odderon – pode haver outras explicações para esses dados, outras formas de partículas (ou não partículas) exóticas, mas os odderons, por mais estranhos que pareçam, parecem ser os melhores candidatos. [Live Science, Science Times]

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