Resumo gráfico. Crédito:Boletim Científico (2024). DOI:10.1016/j.scib.2024.04.003 O átomo de hidrogênio já foi considerado o átomo mais simples da natureza, composto por um elétron sem estrutura e um próton estruturado. No entanto, à medida que a pesquisa avançava, os cientistas descobriram um tipo mais simples de átomo, consistindo de elétrons, múons ou tauons sem estrutura e suas antipartículas igualmente sem estrutura. Esses átomos são unidos apenas por interações eletromagnéticas, com estruturas mais simples que os átomos de hidrogênio, proporcionando uma nova perspectiva sobre problemas científicos como mecânica quântica, simetria fundamental e gravidade.
Até o momento, apenas dois tipos de átomos com interações eletromagnéticas puras foram descobertos:o estado ligado elétron-pósitron descoberto em 1951 e o estado ligado elétron-antimuon descoberto em 1960. Nos últimos 64 anos, não houve outros sinais de tal. átomos com interações eletromagnéticas puras, embora existam algumas propostas para procurá-los em raios cósmicos ou aceleradores de alta energia.
O tauônio, composto de um tauon e sua antipartícula, tem um raio de Bohr de apenas 30,4 femtômetros (1 femtômetro =10
-15
metros), aproximadamente 1/1.741 do raio de Bohr de um átomo de hidrogênio. Isto implica que o tauónio pode testar os princípios fundamentais da mecânica quântica e da eletrodinâmica quântica em escalas menores, fornecendo uma ferramenta poderosa para explorar os mistérios do mundo micromaterial.
Recentemente, um estudo intitulado "Novo método para identificar o átomo QED mais pesado" foi publicado no Science Bulletin , propondo uma nova abordagem para a descoberta do tauônio.
O estudo demonstra que ao coletar dados de 1,5 ab
-1
perto do limiar de produção de pares de tau em um colisor de elétrons e pósitrons e selecionando eventos de sinal contendo partículas carregadas acompanhadas por neutrinos não detectados que transportam energia, a significância da observação de tauônio excederá 5σ. Isto indica fortes evidências experimentais da existência de tauônio.
O estudo também descobriu que, usando os mesmos dados, a precisão da medição da massa do tau-lépton pode ser melhorada para um nível sem precedentes de 1 keV, duas ordens de magnitude superior à maior precisão alcançada pelos experimentos atuais. Esta conquista não só contribuirá para o teste preciso da teoria eletrofraca no Modelo Padrão, mas também terá implicações profundas para questões fundamentais da física, como a universalidade do sabor do leptão.
Esta conquista serve como um dos objetivos físicos mais importantes da proposta Super Tau-Charm Facility (STCF) na China ou da Super Charm-Tau Factory (SCTF) na Rússia:descobrir o átomo menor e mais pesado com interações eletromagnéticas puras executando a máquina perto do limite do par tauon por um ano e medir a massa tau leptônica com alta precisão.
