A Colaboração LHCb no CERN descobriu que as partículas não se comportam da maneira que deveriam de acordo com a teoria orientadora da física de partículas - o Modelo Padrão.

O modelo padrão da física de partículas prevê que as partículas chamadas quarks de beleza, que são medidos no experimento LHCb, deve decair em múons ou elétrons em igual medida. Contudo, o novo resultado sugere que isso pode não estar acontecendo, que poderia apontar para a existência de novas partículas ou interações não explicadas pelo Modelo Padrão.

Físicos do Imperial College London e das Universidades de Bristol e Cambridge conduziram a análise dos dados para produzir este resultado, com financiamento do Conselho de Instalações de Ciência e Tecnologia. O resultado foi anunciado hoje na conferência Moriond Electroweak Physics e publicado como uma pré-impressão.

Além do modelo padrão

O Modelo Padrão é a melhor teoria atual da física de partículas, descrevendo todas as partículas fundamentais conhecidas que compõem nosso Universo e as forças com as quais elas interagem.

Contudo, o modelo padrão não pode explicar alguns dos mistérios mais profundos da física moderna, incluindo do que é feita a matéria escura e o desequilíbrio de matéria e antimatéria no Universo.

Os pesquisadores, portanto, têm procurado por partículas que se comportam de maneiras diferentes do que seria esperado no modelo padrão, para ajudar a explicar alguns desses mistérios.

Dr. Mitesh Patel, do Departamento de Física do Imperial e um dos principais físicos por trás da medição, disse:"Estávamos tremendo quando olhamos os resultados pela primeira vez, nós estávamos tão animados. Nossos corações bateram um pouco mais rápido.

"É muito cedo para dizer se isso é realmente um desvio do Modelo Padrão, mas as implicações potenciais são tais que esses resultados são a coisa mais empolgante que fiz em 20 anos no campo. Foi uma longa jornada para chegar aqui . "

Blocos de construção da natureza

Os resultados de hoje foram produzidos pelo experimento LHCb, um dos quatro detectores de partículas enormes no Large Hadron Collider (LHC) do CERN.

O LHC é o maior e mais poderoso colisor de partículas do mundo - ele acelera as partículas subatômicas até quase a velocidade da luz, antes de esmagá-los um no outro. Essas colisões produzem uma explosão de novas partículas, que os físicos então registram e estudam para melhor compreender os blocos básicos de construção da natureza.

A medição atualizada questiona as leis da natureza que tratam os elétrons e seus primos mais pesados, múons, identicamente, exceto por pequenas diferenças devido às suas massas diferentes.

De acordo com o modelo padrão, múons e elétrons interagem com todas as forças da mesma maneira, portanto, os quarks de beleza criados no LHCb devem decair em múons com a mesma freqüência que em elétrons.

Mas essas novas medições sugerem que as decadências podem estar acontecendo em taxas diferentes, o que poderia sugerir partículas nunca antes vistas inclinando as escalas para longe dos múons.

Imperial Ph.D. estudante Daniel Moise, que fez o primeiro anúncio dos resultados na conferência Moriond Electroweak Physics, disse:"O resultado oferece uma dica intrigante de uma nova partícula ou força fundamental que interage de uma maneira que as partículas atualmente conhecidas pela ciência não interagem.

"Se isso for confirmado por outras medições, terá um impacto profundo em nossa compreensão da natureza no nível mais fundamental. "

Não é uma conclusão precipitada

Na física de partículas, o padrão ouro para descoberta são cinco desvios-padrão - o que significa que há uma chance em 3,5 milhões de o resultado ser um acaso. Esse resultado são três desvios - o que significa que ainda há uma chance de 1 em 1000 de que a medição seja uma coincidência estatística. Portanto, é muito cedo para tirar conclusões firmes.

Dr. Michael McCann, que também desempenhou um papel de liderança na equipe Imperial, disse:"Sabemos que deve haver novas partículas a serem descobertas porque nossa compreensão atual do Universo é insuficiente de muitas maneiras - não sabemos do que 95% do Universo é feito, ou porque há um grande desequilíbrio entre matéria e antimatéria, nem entendemos os padrões nas propriedades das partículas que conhecemos.

"Embora tenhamos que esperar pela confirmação desses resultados, Espero que um dia possamos olhar para trás e ver isso como um ponto de viragem, onde começamos a responder a algumas dessas questões fundamentais. "

Cabe agora à colaboração do LHCb verificar ainda mais seus resultados, comparando e analisando mais dados, para ver se a evidência de alguns novos fenômenos permanece. Espera-se que o experimento LHCb comece a coletar novos dados no próximo ano, após uma atualização do detector.