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Impressão artística de um próton - as grandes esferas vermelhas são quarks para cima e a grande esfera azul um quark para baixo.
[Imagem: CERN]
Componentes do próton
Os livros didáticos afirmam que um próton, a partícula encontrada no coração de todos os átomos, contém três partículas menores - dois quarks para cima e um quark para baixo.
Mas uma nova análise dos dados de colisões de partículas, realizadas em vários colisores, encontrou fortes evidências de que o núcleo atômico também contém um quark charme, o que torna o próton um tetraquark.
Já se pensou que os átomos fossem indivisíveis, depois os cientistas passaram a crer que os prótons é que seriam indivisíveis; mas já nos anos 1960 ficou claro que cada próton contém três partículas menores, chamadas quarks. Os quarks vêm em seis tipos, ou sabores (para cima, para baixo, charme, estranho, superior e inferior), e o próton contém dois quarks para cima e um quark para baixo.
Mas na mecânica quântica a estrutura de uma partícula é governada por probabilidades, o que significa que, teoricamente, há uma chance de que outros quarks possam surgir dentro do próton na forma de pares matéria-antimatéria.
Mas ninguém havia conseguido demonstrar isto até agora de forma conclusiva.
Recentemente foram descobertas partículas formadas por quatro e cinco quarks.
[Imagem: CERN]
Prótons hipotéticos
Para tentar resolver o dilema, uma equipe internacional, conhecida como Colaboração NNPDF, começou desenvolvendo um sistema de aprendizado de máquina para chegar a estruturas hipotéticas de prótons consistindo de todos os diferentes sabores de quarks.
O aprendizado de máquina foi importante porque ele gerou modelos que os físicos não necessariamente pensariam por si mesmos, reduzindo a chance de medições tendenciosas.
A equipe então comparou seus modelos hipotéticos com mais de 500.000 colisões do mundo real, feitas ao longo de décadas em aceleradores de partículas, inclusive no LHC.
Os pesquisadores descobriram que, se o próton não contiver um par de quarks charme-anticharme, há apenas 0,3% de chance de chegar aos resultados que eles chegaram. Os físicos chamam isso de resultado "3 sigmas", que normalmente é visto como um sinal potencial de algo interessante.
Para ser considerada uma descoberta, contudo, será necessário levar os resultados para o nível de 5 sigmas, o que significa cerca de 1 em 3,5 milhões de chances de um resultado dever-se ao acaso.
A massa dos quarks foi confirmada por um cone morto no LHC.
[Imagem: CERN]
Confiança no charme
A equipe também analisou os resultados recentes do experimento LHCb Z-bóson e modelou a distribuição estatística do momento do próton com e sem um quark charme. Eles concluíram que o modelo combina melhor com os resultados se se assumir que o próton tenha um quark charme.
Isso significa que a equipe está mais confiante em propor a presença de um quark charme no próton do que o nível sigma por si só sugere. "O fato de estudos muito diferentes convergirem para o mesmo resultado nos deixou especialmente confiantes de que nossos resultados são sólidos," disse Juan Rojo, da Universidade Vrije de Amsterdã (Países Baixos).
Bibliografia:
Artigo: Evidence for intrinsic charm quarks in the proton
Autores: The NNPDF Collaboration
Revista: Nature
Vol.: 608, pages 483-487
DOI: 10.1038/s41586-022-04998-2
Fonte: Redação do Site Inovação Tecnológica - 23/08/2022
https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=proton-quark-charme&id=010130220823#.YwZZ6qDMLIU
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Web Science Academy; 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.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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