Medições de precisão da constante de estrutura fina. Uma comparação de medidas. “0” no gráfico é o valor recomendado CODATA 2014. Os pontos verdes são de experimentos de recuo de fótons; os vermelhos são do elétron g e - 2 medições. A inserção é uma visão ampliada das três medidas inferiores. Barras de erro indicam incerteza de 1s. StanfU, Universidade de Stanford; UWash, Universidade de Washington; LKB, Laboratoire Kastler Brossel; HarvU, Universidade de Harvard. Crédito: Ciência (2018). DOI:10.1126 / science.aap7706
Uma equipe de pesquisadores da Universidade da Califórnia e do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley realizou uma medição ultraprecisa da constante de estrutura fina, e assim fazendo, encontraram evidências que lançam dúvidas sobre a teoria do fóton escuro. Em seu artigo publicado na revista Ciência , o grupo descreve seu processo de medição e o que eles encontraram ao usá-lo.
A constante de estrutura fina é um número que caracteriza a intensidade da força das interações eletromagnéticas entre as partículas carregadas, como aqueles que estão envolvidos em evitar que os elétrons viajem para fora de seus átomos. Até agora, foi derivado usando as propriedades magnéticas dos elétrons e cálculos que ainda são considerados teóricos. Como observam os pesquisadores, medições mais precisas permitem testar o modelo padrão da física de partículas. Para esse fim, eles procuraram medir a constante por meios mais diretos.
Para realizar esta façanha, eles miraram um laser nos átomos de césio-133 (interferometria de onda de matéria) para forçá-los a uma superposição quântica e, em seguida, olharam de perto o que aconteceu entre eles enquanto relaxavam de volta ao seu estado natural. A interferência que ocorreu, os relatórios da equipe, revelaram a velocidade com que os átomos viajaram quando foram atingidos pelo laser - eles usaram esse número para determinar a constante de estrutura fina. Eles afirmam que seu trabalho permitiu calcular a constante de estrutura fina para melhor do que uma parte por bilhão.
Os pesquisadores relatam que o número que eles determinaram está de acordo com a teoria, que oferece alguma confirmação de teorias que sugerem que os elétrons não são compostos de menores, partículas desconhecidas. Mas também lança dúvidas sobre as teorias que cercam a existência de fótons escuros.
Fótons escuros, a teoria sugeriu, são partículas quase idênticas aos fótons, mas tem massa. Eles também podem interagir com outras partículas. Se a prova de sua existência pudesse ser encontrada, isso reforçaria as teorias sobre a matéria escura em geral, porque a teoria da matéria escura sugere que eles seriam os portadores da força. Pelo lado bom, porque o número que extraíram foi próximo ao teorizado, mas não exato, ainda há espaço para outras teorias de partículas para explicar a discrepância.
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