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Exibição de um evento de colisão registrado pelo detector ATLAS a uma energia de 13,6 TeV, apresentando dois elétrons candidatos deslocados, cada um representado por uma trilha (linhas azuis) que aponta para um depósito de energia no calorímetro ATLAS (verde). O detalhe mostra uma vista axial do detector, ilustrando as trilhas de elétrons deslocadas do ponto de interação (círculo vermelho) por alguns mm. (Imagem: ATLAS/CERN) (Imagem: ATLAS/CERN)
A colaboração ATLAS divulgou seus primeiros resultados de pesquisas por novos fenômenos físicos conduzidas com dados da 3ª Corrida do LHC.
Apesar de seu imenso sucesso em descrever os blocos de construção fundamentais da matéria e suas interações, o Modelo Padrão da física de partículas é conhecido por ser incompleto. Experimentos ao redor do globo e no espaço estão, portanto, buscando sinais de novos fenômenos físicos que guiariam os físicos em direção a uma teoria mais abrangente.
Na conferência bianual do ICHEP , realizada em Praga no início desta semana, a colaboração ATLAS apresentou seus primeiros resultados de pesquisas por nova física em energias de colisão recordes, visando monopolos magnéticos produzidos em colisões de íons pesados e partículas de longa duração criadas em colisões próton-próton.
Monopólos magnéticos são partículas hipotéticas com apenas um único polo norte ou sul, tornando-as magneticamente carregadas. Sua existência demonstraria a simetria completa entre eletricidade e magnetismo. Também confirmaria aspectos de “grandes teorias unificadas” além do Modelo Padrão que unificam as forças forte, fraca e eletromagnética em energias muito altas.
Pesquisadores do Large Hadron Collider (LHC) estão procurando monopolos produzidos em colisões de alta energia. Monopolos seriam altamente ionizantes, o que significa que eles retirariam elétrons de átomos e deixariam para trás depósitos significativos de energia em detectores de partículas.
Em uma nova busca por monopolos magnéticos , a colaboração ATLAS analisou seus primeiros dados de colisão de íons pesados (chumbo-chumbo) do LHC Run 3, que foi coletado no outono de 2023 em uma energia sem precedentes de 5,36 TeV por par de núcleons (prótons ou nêutrons). Especificamente, os pesquisadores do ATLAS observaram colisões ultraperiféricas, nas quais os íons não colidem centralmente por meio da interação forte de curto alcance, mas, em vez disso, passam perto o suficiente para interagir por meio da força eletromagnética mais fraca, mas de longo alcance. Colisões entre íons de chumbo podem produzir os maiores campos magnéticos do Universo, com força de até 1016 Tesla.
Se um par de monopolos magnéticos fosse produzido em tais interações , seria o único sistema de partículas a ser encontrado em um detector vazio, e se manifestaria como uma nuvem concentrada de elétrons de ionização. Procurando pelas características únicas do sinal e analisando fundos que pudessem imitá-los, o ATLAS não viu sinais de monopolos em seus dados de íons pesados da Run 3.
Consequentemente, o resultado define os melhores limites do mundo para a taxa de produção de monopolos criados em colisões ultraperiféricas de íons pesados para massas monopolares abaixo de 120 GeV. Além disso, esta análise introduz uma metodologia para estudar partículas altamente ionizantes em dados de íons pesados do LHC e além.
A maioria das buscas por nova física busca por novas partículas que decairiam “prontamente” e produziriam produtos de decaimento que emanam dos pontos de interação próton-próton do LHC. No entanto, teorias de física além do Modelo Padrão, incluindo a supersimetria, também preveem “partículas de vida longa” que produziriam produtos de decaimento longe do ponto de interação. Essas partículas exigem técnicas dedicadas para reconstruir rastros de partículas e podem ter escapado à detecção em buscas anteriores.
O ATLAS divulgou o resultado de uma nova busca por um par de partículas de vida longa, cada uma das quais decai em um elétron, múon ou lépton tau, resultando em duas trilhas de partículas que são "deslocadas" do ponto de interação do ATLAS (veja a imagem acima) – uma assinatura rara que pode ser indicativa de uma nova física. Em particular, o ATLAS procurou por uma nova assinatura onde uma das partículas de vida longa viaja longe o suficiente antes de decair para que apenas um único elétron seja detectado.
Esta é a primeira busca ATLAS deste tipo usando os dados de colisão próton-próton de 13,6 TeV da Execução 3 do LHC. Em preparação para a Execução 3, os pesquisadores do ATLAS aprimoraram a seleção de eventos de colisão on-line – o "gatilho" – com a reconstrução de trilhas deslocadas, o que permitiu a busca atual por novas partículas de vida longa.
Os rendimentos do evento em todas as regiões de busca corresponderam às expectativas do Modelo Padrão. Esses resultados estabelecem os limites mais rígidos até agora para os parceiros supersimétricos de longa duração de elétrons, múons e léptons tau.
Com mais dados do LHC e sua futura atualização, o LHC de Alta Luminosidade , os físicos do ATLAS continuarão sua busca para encontrar partículas de vida longa, monopolos magnéticos e outras partículas hipotéticas – tudo isso enquanto refinam ainda mais suas técnicas de busca e desenvolvem novas estratégias experimentais.
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Fonte: CERN / Publicação 26/07/2024
https://home.cern/news/news/physics/atlas-probes-uncharted-territory-lhc-run-3-data
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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.
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.
>Autor de cinco livros, que estão sendo vendidos nas livrarias Amazon, Book Mundo e outras.
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e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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