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O experimento LHCb (Imagem: CERN)
Medições simultâneas de raros decaimentos do méson B usando as amostras completas de dados do LHC Run 1 e 2 concordam com as previsões do Modelo Padrão, substituindo resultados anteriores que indicavam desvios intrigantes da teoria de 50 anos.
Hoje, a colaboração internacional do LHCb no Large Hadron Collider (LHC) apresentou novas medições de raras transformações de partículas, ou decaimentos, que fornecem um dos testes de maior precisão até agora de uma propriedade chave do Modelo Padrão da física de partículas, conhecido como sabor leptônico universalidade. Estudos anteriores desses decaimentos sugeriram tensões intrigantes com as previsões teóricas, potencialmente devido aos efeitos de novas partículas ou forças. Os resultados da análise aprimorada e de maior alcance com base no conjunto completo de dados do LHC coletados pelo experimento durante a execução 1 e a execução 2, que foram apresentados em um seminário no CERN realizado esta manhã, estão alinhados com a expectativa do Modelo Padrão.
Um mistério central da física de partículas é por que os 12 quarks e léptons elementares estão dispostos em pares ao longo de três gerações que são idênticos em tudo, menos em massa, com a matéria comum compreendendo partículas da primeira geração mais leve. A universalidade do sabor do lépton afirma que as forças fundamentais são cegas para a geração à qual um lépton pertence. Nos últimos anos, no entanto, um acúmulo de resultados do LHCb e experimentos no Japão e nos EUA sugeriram que esse pode não ser o caso, gerando uma empolgação cautelosa entre os físicos de que uma teoria mais fundamental – talvez uma que lance luz sobre o misterioso Modelo Padrão estrutura do sabor – pode se revelar no LHC.
O interesse pelas “anomalias de sabor” atingiu o pico em março de 2021, quando o LHCb apresentou novos resultados comparando as taxas nas quais certos mésons B, partículas compostas que contêm quarks de beleza, decaem em múons e elétrons. Segundo a teoria, os decaimentos envolvendo múons e elétrons deveriam ocorrer na mesma proporção, uma vez consideradas as diferenças nas massas dos léptons. Mas os resultados do LHCb sugeriram que os mésons B decaem em múons a uma taxa menor do que o previsto, conforme indicado pela significância estatística dos resultados de 3,1 desvios padrão da previsão do Modelo Padrão.
A nova análise do LHCb, que está em andamento nos últimos cinco anos, é mais abrangente. Ele considera dois modos diferentes de decaimento de mésons B simultaneamente pela primeira vez e fornece melhor controle dos processos de fundo que podem imitar os decaimentos de mésons B para elétrons. Além disso, os dois modos de decaimento são medidos em duas regiões de massa diferentes, resultando assim em quatro comparações independentes dos decaimentos. Os resultados, que substituem as comparações anteriores, estão em excelente acordo com o princípio da universalidade do sabor leptônico.
“As medições das proporções de decaimentos raros do méson B para elétrons e múons geraram muito interesse nos últimos anos porque são teoricamente 'limpas' e mostram consistência com um padrão de anomalias visto em outros processos de sabor”, explica o porta-voz do LHCb, Chris Parkes, da da Universidade de Manchester e do CERN. “Os resultados mostrados hoje são o produto de um estudo abrangente dos dois modos principais usando nossa amostra de dados completa e aplicando técnicas novas e mais robustas. Esses resultados são compatíveis com a expectativa de nossa teoria”.
Novos conjuntos de dados permitirão ao LHCb – um dos quatro grandes experimentos do LHC no CERN – investigar mais a universalidade do sabor leptônico, além de conduzir um programa de pesquisa mais amplo que inclui estudos de novos hádrons , incluindo a busca por tetraquarks e pentaquarks exóticos e investigação das diferenças entre matéria e antimatéria . Uma versão atualizada do experimento agora em operação para o LHC Run 3 coletará conjuntos de dados maiores que permitirão testes de precisão ainda maior de decaimentos de partículas raras.
“Indicações anteriores do LHCb de anomalias relativas à universalidade do sabor do leptão provocaram excitação”, diz o físico teórico Michelangelo Mangano, do CERN. “Que tais anomalias poderiam ter sido reais mostra o quanto permanece desconhecido, uma vez que as interpretações teóricas expuseram uma miríade de fenômenos possíveis imprevistos. As últimas descobertas do LHCb não tiram nada de nossa missão de expandir ainda mais os limites de nosso conhecimento, e a busca por anomalias, guiada por dicas experimentais, continua!”
Leia mais no site do LHCb e no CERN Courier .
Fonte: CERN / 20-12-2022
https://www.home.cern/news/news/physics/lhcb-brings-leptons-line
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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” e "Conhecendo a Energia produzida no Sol".
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.
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