Colisões entre partículas podem revelar uma nova física?

A nova geração de aceleradores de partículas como o LHC (Grande Colisor de Hádrons) está oferecendo indícios de que uma nova física (e exóticas novas partículas) esperam para ser descobertas. m uma entrevista coletiva concedida domingo passado (14 de abril), na reunião da Sociedade Americana de Física, em Denver, três participantes explicaram que os físicos estão em busca de novas espécies de partículas, incluindo uma estrutura nunca vista antes, e a confirmação de que um modelo chamado supersimetria pode ser verídico.Física-quarks

A nova estrutura, atualmente chamada de Y (4140), foi descoberta em dados experimentais do Fermilab e no LHC. “Nós não sabemos o que é”, disse Kai Yi, físico da Universidade de Iowa. Poderia ser algum tipo de nova combinação exótica de quarks, , ou algo completamente diferente. Yi disse que os atuais modelos de partículas chamadas quarks preveem sobre o que se deve encontrar em colisões em aceleradores de partículas.

Considerando o fato de que os físicos não podem observar essas colisões (que acontecem perto da velocidade da luz) diretamente, eles podem “ver” através de detectores de alta tecnologia a cascata de partículas resultantes, que diz aos observadores que tipos de partículas estavam presentes antes e durante a colisão. Neste caso, os cientistas viram algo que não se encaixava nas previsões do modelo.

Além do Modelo Padrão

Muitas teorias atuais da física, sob o Modelo Padrão, foram bem testadas. Mesmo assim, os físicos ainda têm um monte de perguntas sem respostas, nomeadamente sobre fenômenos como a matéria escura, bem como a forma de conectar as forças fundamentais da natureza, em que são conhecidos como Grandes Teorias Unificadas.

“Nós temos três gerações de partículas elementares”, disse Sung-Won Lee, professor assistente de Física na Texas Tech University. “Estamos olhando para os sinais de uma nova física… para desentendimentos com as previsões do Modelo Padrão”.

Yi disse que a nova estrutura pode ser uma evidência de que os quarks se juntam de maneiras inesperadas. Analisando os dados do LHC e de seu antecessor, o Tevatron do Fermilab,  Y (4140) pode ser um conjunto de quarks que se uniram de uma maneira que eles normalmente não fazem.

Os quarks são os blocos básicos de construção da matéria. Eles vêm em seis “sabores” – up, down, strange, charm, bottom e top. Eles também têm “carga de cor”, que não tem nada a ver com a cor, mas é uma maneira de descrever uma qualidade matemática dos quarks.

Um próton é formado por três quarks, dois up e um down, enquanto um nêutron é formado de dois down e um up. Prótons e nêutrons são bárions. Quarks também pode se vincular com antiquarks e formar uma outra classe de partículas chamadas mésons, que aparecem em aceleradores de partículas.

Matéria escura e supersimetria

O Modelo Padrão tem sido o esteio da física ao longo de décadas, e tem sido muito bem sucedido – prevendo a existência do bóson de Higgs, por exemplo, que foi finalmente encontrado no ano passado por equipes de físicos que trabalham com o LHC.

Existem ainda alguns problemas, no entanto. Por exemplo, os astrofísicos sabem que uma grande parte do universo é composta de uma coisa chamada matéria escura, uma substância invisível que só interage com a matéria através da gravidade. O Modelo Padrão não explica a natureza da matéria escura.

Outro mistério sem resposta é o chamado “problema de hierarquia”. A gravidade é 10 ^ 32 vezes mais fraca do que a força nuclear fraca, que rege os fenômenos como a radioatividade. Ainda não está claro o por quê, e a teoria da supersimetria pode ser uma resposta para esse problema.

A supersimetria é uma teoria que diz que as partículas que compõem a matéria, chamadas de férmions, e aquelas que carregam forças, chamadas bósons, têm “superparceiras”. Essas superparceiras têm as mesmas propriedades quânticas, exceto uma, que descreve as suas rotações.

Mas até agora ninguém encontrou os parceiros supersimétricos para as partículas elementares conhecidas – pelo menos não ainda. Os dados coletados do LHC nos últimos tempos podem dar alguma pista a respeito das partículas supersimétricas. Será que em breve teremos uma nova física?

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