O Grande Colisor de Hádrons (LHC, na sigla em inglês) identificou uma nova partícula - a 80ª já encontrada pelo mais potente acelerador de partículas do planeta -, informou nesta terça-feira o laboratório europeu de física CERN.
A recém-observada foi batizada de Xi-cc⁺ (xi c c positivo).
Pesquisadores esperam que essa partícula - semelhante a um próton, porém com massa cerca de quatro vezes maior - ajude a esclarecer aspectos do comportamento incomum previsto pela mecânica quântica.
Do que é feita a matéria: bárions e quarks
Tudo o que existe ao nosso redor é composto, em última instância, por partículas elementares. Entre elas estão os bárions, família à qual pertencem os prótons e nêutrons que formam o núcleo dos átomos.
Os bárions mais comuns são constituídos por três quarks, blocos fundamentais da matéria.
Os quarks aparecem em seis “sabores”, com massas, cargas elétricas e propriedades quânticas diferentes: u, d, c, s, t e b. Em princípio, uma grande variedade de bárions pode surgir de diferentes combinações desses sabores - mas a maioria é extremamente difícil de observar na prática.
Como o LHC encontra partículas raras
Para “caçar” essas combinações raras, o Grande Colisor de Hádrons acelera feixes de partículas ao longo de um anel subterrâneo a velocidades extraordinárias até que colidam entre si.
Essas colisões criam uma janela muito curta para medir como produtos mais estáveis do evento se desintegram. A partir desses rastros, cientistas inferem as características da partícula original que existiu por um instante.
O experimento LHCb e a Xi-cc⁺ no Grande Colisor de Hádrons
A Xi-cc⁺ é um bárion formado por dois quarks do tipo c e um quark do tipo d.
Já um próton comum contém dois quarks do tipo u e um quark do tipo d. Como a nova partícula troca dois quarks u por dois quarks c - que são mais pesados -, o resultado é uma massa muito maior.
Vincenzo Vagnoni, porta-voz do experimento LHCb, afirmou que esta é “apenas a segunda vez que se observa um bárion com dois quarks pesados”.
Ele acrescentou, em comunicado, que também se trata da “primeira nova partícula identificada após as atualizações do detector do LHCb concluídas em 2023”.
Segundo o CERN, o resultado deve ajudar teóricos a colocar à prova modelos da cromodinâmica quântica, teoria da força forte - a interação que mantém os quarks ligados, formando não apenas bárions e mésons convencionais, mas também hádrons mais exóticos, como tetraquarks e pentaquarks.
Comparação com a descoberta de 2017 e por que foi difícil ver
Em 2017, o LHCb anunciou a descoberta de um parente próximo: uma partícula composta por dois quarks c e um quark u.
O CERN explicou que a Xi-cc⁺ recém-detectada tem uma vida média esperada seis vezes menor do que a da partícula anunciada em 2017, o que torna sua identificação consideravelmente mais complicada.
Onde fica o LHC e o que vem depois
O Grande Colisor de Hádrons é um anel de colisão de prótons com 27 quilômetros de extensão, instalado a cerca de 100 metros de profundidade, sob a França e a Suíça. Ele ficou mundialmente conhecido por confirmar, em 2012, a existência do bóson de Higgs, frequentemente apelidado de “partícula de Deus”.
A descoberta mais recente ocorre enquanto o CERN planeja construir um acelerador ainda maior, o Colisor Circular do Futuro, com o objetivo de continuar investigando questões fundamentais sobre a composição da matéria e as leis que regem o universo.
A identificação de partículas efêmeras como a Xi-cc⁺ também depende de avanços paralelos em instrumentação e computação: detectores mais rápidos, eletrónica de leitura mais eficiente e técnicas sofisticadas de análise de dados são essenciais para separar sinais raros do enorme volume de eventos produzidos nas colisões.
Além do impacto na física fundamental, o desenvolvimento dessas tecnologias costuma gerar benefícios indiretos, como melhorias em sensores, processamento de dados em larga escala e métodos de imagem e detecção que podem inspirar aplicações em outras áreas científicas e industriais.
© Agência França-Presse
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