Na conferência Quark Matter de hoje e na recente conferência Rencontres de Moriond, a colaboração do LHCb apresentou uma análise de colisões de partículas no Large Hadron Collider (LHC) que pode ajudar a determinar se qualquer antimatéria vista por experimentos no espaço se origina do escuro matéria que mantém juntas galáxias como a Via Láctea.
Experimentos espaciais, como o Espectrômetro Magnético Alfa (AMS), montado no CERN e instalado na Estação Espacial Internacional, detectaram a fração de antiprótons, as contrapartes de antimatéria dos prótons, em partículas de alta energia chamadas raios cósmicos. Esses antiprótons podem ser criados quando partículas de matéria escura colidem umas com as outras, mas também podem ser formados em outros casos, como quando prótons colidem com núcleos atômicos no meio interestelar, que é composto principalmente de hidrogênio e hélio.
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Para descobrir se algum desses antiprótons se origina ou não da matéria escura, os físicos, portanto, precisam estimar com que frequência os antiprótons são produzidos em colisões entre prótons e hidrogênio, bem como entre prótons e hélio. Embora algumas medições do primeiro tenham sido feitas, e o LHCb tenha relatado em 2017 a primeira medição do segundo, essa medição do LHCb envolveu apenas a produção imediata de antiprótons – ou seja, antiprótons produzidos exatamente no local onde as colisões ocorreram.

Em seu novo estudo, a equipe do LHCb também procurou antiprótons produzidos a alguma distância do ponto de colisão, por meio da transformação, ou “decaimento”, de partículas chamadas anti-hiperons em antiprótons. Para fazer essa nova medição e a anterior, os pesquisadores do LHCb, que geralmente usam dados de colisões próton-próton para suas investigações, usaram dados de colisões próton-hélio obtidos pela injeção de gás hélio no ponto onde os dois feixes de prótons do LHC normalmente colidem.



Ao analisar uma amostra de cerca de 34 milhões de colisões próton-hélio e medindo a razão entre a taxa de produção de antiprótons de anti-hiperon decai e a de antiprótons imediatos, os pesquisadores do LHCb descobriram que, na escala de energia de colisão de sua medição, os antiprótons produzidos via decaimentos de anti-hiperons contribuem muito mais para a taxa de produção total de antiprótons do que a quantidade prevista pela maioria dos modelos de produção de antiprótons em colisões próton-núcleo.

"Este resultado complementa nossa medição anterior de produção imediata de antiprótons e melhorará as previsões dos modelos", disse o porta-voz do LHCb, Chris Parkes. “Essa melhoria pode, por sua vez, ajudar experimentos espaciais a encontrar evidências de matéria escura”.

“Nossa técnica de injeção de gás no ponto de colisão do LHCb foi originalmente concebida para medir o tamanho dos feixes de prótons”, diz o coordenador de física do LHCb, Niels Tuning. “É muito bom ver novamente que também melhora nosso conhecimento de quantas vezes a antimatéria deve ser criada em colisões cósmicas entre prótons e núcleos atômicos”. + Explorar mais

Colisões cósmicas no experimento LHCb