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A Ciência trilha num caminho em direção ao horizonte infinito - na busca pelo desconhecido.
O CMS mede o decaimento de partículas raras com alta precisão
Caros Leitores;
Usando os dados do LHC Run 2, o CMS mediu com precisão o raro decaimento de mésons B estranhos para pares múon-antimúon. Embora suas propriedades concordem com as previsões do Modelo Padrão, ele pode fornecer pistas para novas descobertas na Execução 3
Visualização de um decaimento de um méson Bs em dados de Run 2. As duas linhas vermelhas correspondem aos dois múons do decaimento. (Imagem: CERN) Um
desses processos é o raro decaimento de mésons B neutros para um par de múon e
antimúon: o primo mais pesado do elétron emparelhado com sua antipartícula
correspondente. Existem dois tipos de mésons B neutros: o méson B 0 consiste em um antiquark beauty e
um quark down, enquanto para o méson B s o quark down é substituído por um quark
estranho. Se não houver novas partículas afetando esses raros decaimentos,
os pesquisadores previram que apenas um em 250 milhões de mésons Bs decairá em um par
múon-antimúon; para o méson B 0 ,
o processo é ainda mais raro, com apenas um em 10 bilhões. No Large Hadron Collider (LHC) do
CERN, estudos de processos raros permitem aos cientistas
inferir a presença de partículas pesadas, incluindo partículas não descobertas,
que não podem ser produzidas diretamente. Essas partículas são amplamente
previstas para existir além do Modelo Padrão e podem ajudar a explicar
alguns dos enigmas do universo, como a existência de matéria escura , as massas de neutrinos
(partículas elusivas originalmente consideradas sem massa) e a matéria do
universo . assimetria da antimatéria . Os cientistas têm procurado
confirmação experimental desses decaimentos desde a década de 1980. Apenas
recentemente, em 2014, foi a primeira observação do decaimento de
Bs para múons relatada em uma análise combinada de dados obtidos pelas colaborações
LHCb e CMS, posteriormente confirmadas pelos experimentos ATLAS, CMS e LHCb
individualmente. No entanto, o decaimento B 0 ainda
escapa a qualquer tentativa de observá-lo. Usando dados do Run 2 do
LHC, o experimento CMS lançou um novo estudo sobre a taxa de decaimento e o
tempo de vida do decaimento do méson B s , bem como uma busca pelo decaimento B 0 . O novo estudo, apresentado
na Conferência Internacional de Física de Altas Energias (ICHEP), se beneficia
não apenas de uma grande quantidade de dados analisados, mas também de
algoritmos avançados de aprendizado de máquina que destacam os raros eventos de
decaimento do esmagador fundo de eventos produzidos por milhões de colisões de
partículas por segundo. Os resultados revelaram um
sinal muito claro do méson B s decaindo para um par múon-antimúon. A
precisão da medição da taxa de decaimento excede a alcançada em medições
anteriores em outros experimentos. Tanto a taxa de decaimento
observado B s ,
encontrada em 3,8 ± 0,4 partes em um bilhão, e sua medição de vida de 1,8 ± 0,2
picossegundos (um picosegundo é um trilionésimo de segundo), estão muito
próximos dos valores previstos pelo Modelo Padrão .
Quanto ao decaimento B 0 , embora nenhuma evidência dele
tenha sido encontrada a partir desses resultados, os físicos podem afirmar com
95% de confiança estatística que sua taxa de decaimento é inferior a 1 parte em
5 bilhões.
Nos últimos anos, várias anomalias foram observadas em
outros decaimentos raros do méson B, com discrepâncias entre as previsões
teóricas e os dados – indicando a existência potencial de novas partículas. O
novo resultado do CMS está muito mais próximo das previsões teóricas do que
esses outros decaimentos raros e, portanto, pode ajudar os cientistas a
entender a natureza das anomalias.
Os decaimentos raros do
méson B continuam a ser de grande interesse para os cientistas. Com o
decaimento do méson
B para múons firmemente estabelecido e medido com alta precisão, os cientistas
agora estão de olho no prêmio final: o decaimento B 0 . Com grandes conjuntos de dados
previstos para o LHC Run 3, eles esperam ter o primeiro vislumbre desse
processo extremamente raro e aprender mais sobre as anomalias intrigantes.
Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Acompanha e divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.
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. A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
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.
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