Novas evidências de uma partícula desconhecida que poderia carregar uma quinta força da natureza dá à colaboração do NA64 no CERN um novo incentivo para continuar as pesquisas.

Em 2015, uma equipe de cientistas detectou uma falha inesperada, ou "anomalia", em uma transição nuclear que poderia ser explicada pela produção de uma partícula desconhecida. Cerca de um ano depois, teóricos sugeriram que a nova partícula poderia ser evidência de uma nova força fundamental da natureza, além do eletromagnetismo, gravidade e as forças fortes e fracas. As descobertas chamaram a atenção mundial e levaram, entre outros estudos, uma busca direta pela partícula pela colaboração NA64 no CERN.

Um novo jornal da mesma equipe, liderado por Attila Krasznahorkay no instituto Atomki na Hungria, agora relata outra anomalia, em uma transição nuclear semelhante, isso também poderia ser explicado pela mesma partícula hipotética.

A primeira anomalia detectada pela equipe de Krasznahorkay foi vista em uma transição de núcleos de berílio-8. Esta transição emite um fóton virtual de alta energia que se transforma em um elétron e sua contraparte de antimatéria, um pósitron. Examinando o número de pares elétron-pósitron em diferentes ângulos de separação, os pesquisadores encontraram um excedente inesperado de pares em um ângulo de separação de cerca de 140º. Em contraste, a teoria prevê que o número de pares diminui com o aumento do ângulo de separação, sem excesso em um determinado ângulo. Krasznahorkay e colegas raciocinaram que o excesso poderia ser interpretado pela produção de uma nova partícula com uma massa de cerca de 17 milhões de eletronvolts (MeV), a partícula "X17", que se transformaria em um par elétron-pósitron.

A última anomalia relatada pela equipe de Krasznahorkay, em um artigo que ainda não foi revisado por pares, também está na forma de um excesso de pares elétron-pósitron, mas desta vez o excesso é de uma transição de núcleos de hélio-4. "Nesse caso, o excesso ocorre em um ângulo de 115º, mas também pode ser interpretado pela produção de uma partícula com massa de cerca de 17 MeV, "explicou Krasznahorkay." O resultado dá suporte ao nosso resultado anterior e à possível existência de uma nova partícula elementar, " ele adiciona.

Sergei Gninenko, porta-voz da colaboração NA64 no CERN, que não encontrou sinais de X17 em sua pesquisa direta, diz:"As anomalias Atomki podem ser devidas a um efeito experimental, um efeito de física nuclear ou algo completamente novo, como uma nova partícula. Para testar a hipótese de que são causados ​​por uma nova partícula, tanto uma análise teórica detalhada da compatibilidade entre os resultados do berílio-8 e do hélio-4, quanto a confirmação experimental independente é crucial. "

A colaboração do NA64 procura o X17 disparando um feixe de dezenas de bilhões de elétrons do acelerador Síncrotron Super Proton em um alvo fixo. Se X17 existisse, as interações entre os elétrons e núcleos no alvo, às vezes, produziriam esta partícula, que então se transformaria em um par elétron-pósitron. A colaboração até agora não encontrou nenhuma indicação de que tais eventos ocorreram, mas seus conjuntos de dados permitiram que eles excluíssem parte dos valores possíveis para a força da interação entre X17 e um elétron. A equipe agora está atualizando seu detector para a próxima rodada de pesquisas, que devem ser mais desafiadores, mas ao mesmo tempo mais emocionantes, diz Gninenko.

Entre outros experimentos que também podem caçar X17 em buscas diretas está o experimento LHCb. Jesse Thaler, um físico teórico do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, diz:"Em 2023, o experimento LHCb deve ser capaz de fazer uma medição definitiva para confirmar ou refutar a interpretação das anomalias Atomki como surgindo de uma nova força fundamental. Enquanto isso, experimentos como NA64 podem continuar a fragmentar os valores possíveis para as propriedades da partícula hipotética, e cada nova análise traz consigo a possibilidade (embora remota) de descoberta. "