As novas descobertas vão acabar com o Modelo Padrão da física

Por , em 14.09.2015

Problemas no paraíso da física subatômica. Novas evidências do maior acelerador de partículas do mundo, o Grande Colisor de Hádrons (LHC), em Genebra, na Suíça, sugerem que certas partículas subatômicas minúsculas chamadas léptons não se comportam conforme o esperado.

Até agora, os dados apenas sugerem esses léptons estranhos. Porém, se mais dados confirmarem o seu comportamento rebelde, essas partículas representariam as primeiras rachaduras no modelo de física reinante para partículas subatômicas, o Modelo Padrão, dizem os pesquisadores.

O Modelo Padrão da física reinante

Um modelo único, chamado Modelo Padrão, governa o mundo bizarro das coisa realmente pequenas. Ele determina o comportamento de cada partícula subatômica, desde neutrinos espectrais até o há muito procurado bóson de Higgs (descoberto em 2012), que explica como outras partículas adquirem sua massa. Em centenas de experiências por mais de quatro décadas, os físicos têm confirmado repetidas vezes que o Modelo Padrão é um indicador preciso da realidade.

Mas o Modelo Padrão não fornece o quadro completo de como o universo funciona. Por um lado, os físicos não encontraram ainda uma maneira de conciliar o microcosmo do Modelo Padrão com a teoria da relatividade geral de Einstein, que descreve como a massa distorce o espaço-tempo em uma escala maior. Ele tampouco explica a substância misteriosa chamada matéria escura, que compõe a maior parte da matéria do universo, mas não emite luz. Por isso, os físicos têm ido em busca de quaisquer resultados que contradizem premissas básicas do Modelo Padrão, na esperança de que eles poderiam revelar uma nova física.

Rachaduras na fundação

Os físicos podem ter encontrado essa contradição no LHC, que acelera feixes embalados com prótons em torno de um anel subterrâneo de 27 km e os esmaga um contra o outro, criando uma chuva de partículas de vida curta.

Enquanto peneiravam a sopa de letrinhas dessas partículas de vida curta, cientistas envolvidos no experimento LHCb notaram uma discrepância na forma como muitas vezes os mésons B – partículas com massa cinco vezes maior do que a de um próton – decaíam em dois outros tipos de partículas parecidas com elétrons, chamadas de lépton tau e múon.

Os cientistas do LHC notaram um pouco mais de léptons tau do que o esperado, mas esse resultado foi muito preliminar. Considerando apenas este dado, havia uma grande chance – cerca de 1 em 20 – que um acaso estatístico pudesse explicar os resultados.

“Esta é uma pequena dica, e nós não ficaríamos extremamente animados até ver isso acontecer mais vezes”, disse na época Hassan Jawahery, físico de partículas da Universidade de Maryland, nos EUA, que trabalha no experimento LHCb.

Mas essa mesma discrepância na proporção lépton tau/múon aconteceu antes, no experimento BaBar da Universidade de Stanford, que acompanhou o declínio dos elétrons que colidiam com os seus parceiros de antimatéria, os pósitrons.

Com as duas fontes de dados combinadas, as chances de que a discrepância seja um subproduto do acaso cai significativamente. Os novos resultados estão em um nível de certeza “4-sigma”, o que significa que há uma chance de 99,993% de a discrepância entre léptons tau e múons representar um fenômeno físico real, e não um subproduto do acaso. (Normalmente, os físicos anunciam grandes descobertas, como a do bóson de Higgs, quando os dados atingem um nível 5-sigma de significância, o que significa que há 1 em 3,5 milhões de chances de que a descoberta seja um acaso estatístico).

“Seus resultados estão totalmente de acordo com os nossos”, disse Vera Luth, física da Universidade de Stanford, na Califórnia, que trabalhou no experimento BaBar. “Estamos obviamente muito contentes de que isso não se pareça em nada como uma flutuação”.

Novos mundos?

Claro, ainda é muito cedo para dizer com certeza absoluta que algo suspeito está acontecendo numa parte muito pequena do universo. Mas o fato de que resultados semelhantes foram encontrados usando completamente diferentes modelos experimentais reforça os achados do LHCb, afirma Zoltan Ligeti, físico teórico do Laboratório Nacional Lawrence. Além disso, o experimento de colisão de átomos KEK-B no Japão encontrou um desvio semelhante, acrescentou.

Se o fenômeno que eles mediram for comprovado, “as implicações para a teoria e como vemos o mundo seriam extremamente substanciais”, comemora Ligeti. “É realmente um desvio do Modelo Padrão em uma direção que a maioria das pessoas não teria esperado”.

Por exemplo, um dos principais candidatos para explicar a matéria escura e a energia escura é uma classe de teorias conhecidas como supersimetria, que postula que cada partícula conhecida tem um “superparceiro” com características ligeiramente diferentes. Mas as versões mais populares dessas teorias não conseguem explicar os novos resultados.

E é bom ressaltar que esses novos resultados não estão confirmados ainda. Isso vai ter que esperar até que a equipe comece a analisar os dados da mais recente experiência do LHC, que teve uma escalada para quase o dobro dos níveis de energia em abril, conta Jawahery. [Live Science]

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1 comentário

  • dauzacker:

    Com certeza será um grande passo e uma nova era para a raça humana. O intrigante é porque as coisas só são reveladas após décadas.

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