Caros Leitores,
Houve uma enorme quantidade de
entusiasmo quando o bóson de Higgs
foi descoberto pela primeira vez em 2012 - uma descoberta que obteve o Prêmio
Nobel de Física em 2013. A partícula completou o chamado modelo padrão, nossa
melhor teoria atual de compreensão da natureza no nível de partículas. Agora,
cientistas do Grande Colisor de Hádrons (LHC) no CERN acreditam que
podem ter visto outra partícula, detectada como um pico em certa energia nos
dados, embora a descoberta ainda não tenha sido confirmada.
Novamente, relata Roger Barlow,
professor de pesquisa e diretor do Instituto Internacional para Aplicações
de Aceleradores, da Universidade de Huddersfield, há muita empolgação entre
os físicos de partículas, mas desta vez é misturado com um sentimento de
ansiedade. Ao contrário da partícula de Higgs, que confirmou nossa
compreensão da realidade física, essa nova partícula parece ameaçá-la.
O novo resultado - consistindo de uma
colisão misteriosa nos dados a 28 GeV (uma unidade de energia) - foi publicado
como uma pré-impressão no ArXiv. Ainda não está em um periódico revisado
por pares - mas isso não é um grande problema. As colaborações do LHC têm
procedimentos de revisão internos muito restritos, e podemos ter certeza de que
os autores fizeram as somas corretamente quando relataram um “significado de desvio
padrão de 4,2”. Isso significa que a probabilidade de obter um pico tão
grande por acaso - criada pelo ruído aleatório nos dados em vez de uma
partícula real - é de apenas 0,0013%. Isso é minúsculo - 13 em um
milhão. Então, parece que deve ser um evento real, em vez de ruído
aleatório - mas ninguém está abrindo o champanhe ainda.
Muitos experimentos do LHC, que esmagam
feixes de prótons (partículas no núcleo atômico) juntos, encontram evidências
de partículas novas e exóticas, procurando por um acúmulo incomum de partículas
conhecidas, como fótons (partículas de luz) ou elétrons. Isso ocorre
porque partículas pesadas e “invisíveis”, como as de Higgs, costumam ser
instáveis e tendem a se desintegrar (decomposição) em partículas mais leves,
mais fáceis de detectar. Podemos, portanto, procurar por essas partículas
em dados experimentais para descobrir se elas são o resultado de uma queda mais
pesada de partículas. O LHC encontrou muitas novas partículas por meio
dessas técnicas e elas se encaixaram no modelo padrão.
A nova descoberta vem de um experimento
envolvendo o detector CMS, que registrou vários pares de múons - partículas bem
conhecidas e facilmente identificadas que são semelhantes aos elétrons, mas
mais pesadas. Ele analisou suas energias e direções e perguntou: se esse
par viesse da decadência de uma partícula monoparental, qual seria a massa
daquele pai?
Vídeo:
Código de Incorporação:
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Na maioria dos
casos, pares de múons vêm de fontes diferentes - originando-se de dois eventos
diferentes ao invés do decaimento de uma partícula. Se você tentar
calcular uma massa mãe em tais casos, ela se espalharia por uma ampla gama de
energias ao invés de criar um pico estreito especificamente em 28GeV (ou alguma
outra energia) nos dados. Mas neste caso, certamente parece que há um
pico. Possivelmente. Você pode olhar para a figura e julgar por si
mesmo.
Este é um pico
real ou é apenas uma flutuação estatística devido à dispersão aleatória dos
pontos sobre o fundo (a curva tracejada)? Se é real, isso significa que
alguns desses pares de múons vieram de fato de uma grande partícula progenitora
que decaiu emitindo múons - e nenhuma dessas partículas de GeV jamais foi vista
antes.
Então tudo
parece bastante intrigante, mas a história nos ensinou cautela. Efeitos
tão significativos apareceram no passado, apenas para desaparecer quando mais
dados são tomados. A anomalia do Digamma (750) é um exemplo recente de uma
longa sucessão de falsos alarmes - “descobertas” espúrias devido a falhas no
equipamento, análise exagerada ou apenas má sorte.
Isso se deve em
parte a algo chamado “procure outro efeito”: embora a probabilidade de ruído
aleatório produzir um pico, se você olhar especificamente para um valor de 28
GeV, seja 13 em um milhão, esse ruído poderia dar um pico em algum outro lugar
trama, talvez em 29GeV ou 16GeV. As probabilidades de serem devidas ao
acaso também são pequenas quando consideradas respectivamente, mas a soma
dessas minúsculas probabilidades não é tão pequena (embora ainda seja muito
pequena). Isso significa que não é impossível que um pico seja criado por
ruído aleatório.
E há alguns
aspectos intrigantes. Por exemplo, a colisão apareceu em uma corrida do
LHC, mas não em outra, quando a energia foi duplicada. Seria de se esperar
que novos fenômenos ficassem maiores quando a energia fosse maior. Pode
ser que haja razões para isso, mas no momento é um fato desconfortável.
A teoria é
ainda mais incongruente. Assim como os físicos de partículas experimentais
gastam seu tempo procurando por novas partículas, os teóricos gastam seu tempo
pensando em novas partículas que faria sentido procurar: partículas que
preenchessem as partes que faltavam do modelo padrão ou explicassem a matéria
escura (um tipo de matéria invisível), ou ambos. Mas ninguém sugeriu algo
assim.
Modelo CMS de
um bóson de Higgs decaindo em dois jatos de hádrons e dois elétrons. Lucas
Taylor / CERN, CC BY-SA
Por exemplo, os
teóricos sugerem que poderíamos encontrar uma versão mais leve da partícula de
Higgs. Mas qualquer coisa desse tipo não se deterioraria para múons. Um
bóson Z leve ou um fóton pesado também foram mencionados, mas eles interagem
com os elétrons. Isso significa que provavelmente já os descobrimos já que
os elétrons são fáceis de detectar. A nova partícula potencial não
corresponde às propriedades de qualquer uma das propostas.
Se essa
partícula realmente existe, então ela não está apenas fora do modelo padrão,
mas fora dela de uma forma que ninguém previa. Assim como a gravidade
newtoniana deu lugar à relatividade geral de Einstein, o modelo padrão será
superado. Mas a substituição não será nenhum dos candidatos favoritos que
já foram propostos para estender o modelo padrão: incluindo supersimetria,
dimensões extras e teorias da grande unificação. Todos eles propõem novas
partículas, mas nenhuma com propriedades como a que acabamos de ver. Terá
que ser algo tão estranho que ninguém tenha sugerido isso ainda.
Felizmente, o
outro grande experimento do LHC, o ATLAS, tem dados semelhantes de seus
experimentos. A equipe ainda está analisando e relatará no devido tempo. A
experiência cínica diz que eles reportarão um sinal nulo, e esse resultado se
juntará à galeria de flutuações estatísticas. Mas talvez - apenas talvez -
eles vejam algo. E então a vida dos experimentalistas e teóricos ficará
subitamente muito ocupada e muito interessante.
Fonte: The Daily Galaxy via The Conversation sob
uma licença Creative Commons - Postado em 6 de nov de 2018
HélioR.M.Cabral (Economista,
Escritor e Pesquisador Independente na Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e
Climatologia).
Membro da Society for
Science and the Public (SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA
(National Aeronautics and Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa do projeto S`Cool Ground Observation
(Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´s
Radiant Energy System) administrado pela NASA.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and
Atmospheric Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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