O LHCb encontra evidências de decaimento de partículas com probabilidade de ocorrência de uma em dez bilhões

Caro(a) Leitor(a),

Vista do experimento LHCb (Imagem: CERN)

Se confirmada, essa decomposição de partículas de beleza seria a mais rara já observada.

 Dizem que as coisas boas vêm para aqueles que esperam, e o  resultado mais recente da Colaboração LHCb  marca um marco importante em uma busca que já dura décadas. Conforme anunciado em um seminário realizado hoje no CERN, a Colaboração encontrou evidências de um decaimento de uma partícula de beleza com probabilidade de um em dez bilhões, tornando-se a primeira a fazê-lo usando dados de um único experimento.

O decaimento é o de uma partícula contendo um quark beauty e um antiquark down, conhecida como  B _d , em um par de múons ( μ ⁺ μ ^– ). Consistente com as previsões teóricas, o novo resultado impõe limites às possíveis novas partículas além do  Modelo Padrão .

A física quântica descreve como os decaimentos de partículas são influenciados por outras partículas. Medir com precisão o decaimento do quark beauty poderia, portanto, revelar indícios de novas partículas que são pesadas demais para serem produzidas diretamente em colisões no LHC. Em geral, quanto mais improvável for um decaimento, mais sensível ele será à influência de novas partículas.

O decaimento B _d  →  μ ⁺ μ ^–  faz parte de um subconjunto de decaimentos tão raros que há muito são considerados "canais de ouro" na busca por nova física. Nesses decaimentos, um quark beleza e um antiquark de carga oposta se aniquilam, liberando energia que se transforma em um múon – uma partícula semelhante ao elétron, porém mais pesada – e sua antipartícula. Em 2015, uma  análise conjunta  das colaborações LHCb e  CMS  resultou na primeira observação de  B _s  →  μ ⁺ μ ^–   e na alegação de ser a primeira evidência de  B _d  →  μ ⁺ μ ^– . No entanto, em atualizações subsequentes, utilizando dados coletados até 2018, a evidência para  B _d  →  μ ⁺ μ ^–  não foi confirmada. O  decaimento B _s  →  μ ⁺ μ ^–  ocorre apenas cerca de três vezes em cada bilhão de decaimentos de partículas de beleza, mas  o B _d  →  μ ⁺ μ ^–  é ainda mais raro, com uma taxa prevista cerca de trinta vezes menor.

Em 2024, uma  grande atualização do experimento LHCb  permitiu que os dados fossem coletados a uma taxa cinco vezes maior do que a alcançada entre 2010 e 2018. Essa atualização também aprimorou a capacidade do detector de distinguir entre diferentes tipos de partículas. Essas melhorias, em combinação com a aplicação de técnicas de aprendizado de máquina, permitiram à equipe do LHCb suprimir o vasto ruído de fundo de processos que, de outra forma, teriam mascarado os sinais desses raros decaimentos de partículas de beleza.

“Os físicos têm procurado desvendar esse decaimento há mais de quarenta anos”, disse Marco Santimaria, que co-liderou a equipe internacional de análise composta por 19 pessoas. “É necessária extrema precisão para distinguir os múons do ruído de fundo avassalador.”

Para que um resultado seja considerado evidência de um novo fenômeno, ele precisa de um nível de significância de 3 'desvios padrão', o que corresponde a uma probabilidade de apenas 0,3% de que o sinal tenha ocorrido aleatoriamente. Os dados coletados pelo experimento LHCb entre 2024 e 2025 revelaram evidências do  decaimento B _d  →  μ ⁺ μ ^–  com um nível de significância de 3,0 desvios padrão. Ao combinar esses dados com os coletados entre 2011 e 2018, o nível de significância subiu para 3,2 desvios padrão, ultrapassando com folga o limite geralmente aceito. Na mesma análise, a equipe também realizou as medições mais precisas já feitas do  decaimento B _s  →  μ ⁺ μ ^–  observado anteriormente .

Pesquisas futuras buscarão confirmar a ocorrência do  decaimento B _d  →  μ ⁺ μ ^–  atingindo um nível de significância de 5 desvios padrão. Isso o tornaria o decaimento mais raro de uma partícula de beleza observado até o momento .

O início das operações do  LHC HiLumi  em 2030 e a atualização planejada do LHCb em meados da próxima década poderão aumentar a taxa de coleta de dados em mais uma ordem de magnitude. "Ver evidências desse decaimento raro é incrivelmente empolgante, abrindo novas possibilidades para investigar além do alcance direto do LHC", explicou Harry Cliff, coordenador de Decaimentos Raros e co-líder de Análise do LHCb. "A futura atualização do LHCb nos permitirá observar muito mais desses decaimentos, proporcionando uma sensibilidade ainda maior a partículas ainda não descobertas".

Mais informações:
Notícias do LHCb:  https://lhcb-outreach.web.cern.ch

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Para saber mais, acesse o link, pois têm mais conteúdos para aprendizagem.

Fonte / Créditos: CERN / Publicada 03/11/2026

https://home.cern/lhcb-finds-evidence-of-one-in-ten-billion-particle-decay/

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Em outubro de 2014, ingressou no projeto S'Cool Ground Observation, que integra o Projeto CERES (Clouds and Earth’s Radiant Energy System) administrado pela NASA. Posteriormente, em setembro de 2016, passou a participar do The Globe Program / NASA Globe Cloud, um programa mundial de ciência e educação com foco no monitoramento do clima terrestre.

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