Experimento descobre duas, talvez três, novas partículas

CERN
11/10/2018

O experimento LHCb no CERN. [1]
Pode ser três pelo preço de um. A colaboração LHCb encontrou duas partículas nunca antes vistas, bem como indícios de outra nova partícula, em colisões de prótons de alta energia no Large Hadron Collider (LHC). Estudos futuros das propriedades dessas novas partículas irão lançar luz sobre a força forte que liga as partículas subatômicas chamadas quarks.

As novas partículas são previstas pelo bem estabelecido modelo de quarks, e pertencem à mesma família de partículas dos prótons que o LHC acelera e colide: bárions, compostas de três quarks. Mas o tipo de quarks que elas contêm é diferente: enquanto os prótons contêm dois quarks up e um quark down, as novas partículas, chamadas de Σb(6097)+ e Σb(6097), são bárions compostos por um quark bottom e dois quarks up (buu) ou um quark bottom e dois quarks down (bdd) respectivamente. Quatro parentes dessas partículas, conhecidos como Σb+, Σb, Σb*+ e Σb*-, foram primeiramente observados em um experimento do Fermilab, mas esta é a primeira vez que suas duas contrapartes de massa mais alta, Σb(6097)+ e Σb(6097), foram detectados.

A colaboração LHCb encontrou essas partículas usando a técnica clássica de caça às partículas de procurar por um excesso de eventos, ou choques, sobre um fundo suave de eventos em dados de colisões de partículas. Neste caso, os pesquisadores procuraram tais choques na distribuição de massa de um sistema de duas partículas consistindo de um bárion neutro chamado Λb0 e uma partícula quark-antiquark carregada chamada méson π. Eles encontraram dois choques correspondentes às partículas Σb(6097)+ e Σb(6097), com as significâncias colossais de 12,7 e 12,6 desvios padrão, respectivamente; cinco desvios padrão é o limite usual para reivindicar a descoberta de uma nova partícula. O 6097 nos nomes refere-se às massas aproximadas das novas partículas em MeV, cerca de seis vezes mais massivas que o próton.

A terceira partícula, chamada Zc (4100) pela colaboração LHCb, é uma possível candidata para um tipo diferente de partícula bruta, uma formada não pelos habituais dois ou três quarks, mas de quatro quarks (estritamente falando, dois quarks e dois antiquarks), dois dos quais são ​​quarks charm. Esses mésons exóticos, às vezes descritos como “tetraquarks”, bem como partículas de cinco quarks chamados “pentaquarks”, há muito tempo foram previstos para existir, mas só recentemente foram descobertos. Procurando por estruturas nos decaimentos de mésons B mais pesados, os pesquisadores do LHCb detectaram evidências de Zc (4100) com uma significância de mais de três desvios padrão, abaixo do limite para a descoberta. Estudos futuros com mais dados, no LHCb ou em outros experimentos, podem ser capazes de reforçar ou refutar essas evidências.

As novas descobertas, descritas em dois artigos postados on-line e enviados para publicação em periódicos de física, representam outro passo no entendimento dos físicos sobre a força forte, uma das quatro forças fundamentais da natureza. [2]

[1] Crédito da imagem: CERN.

[2] Esta notícia científica foi escrita por Ana Lopes e traduzida por Claudio Macedo.

Como citar esta notícia científica: CERN. Experimento descobre duas, talvez três, novas partículas. Texto de Ana Lopes. Tradução de Claudio Macedo. Saense. http://saense.com.br/2018/10/experimento-descobre-duas-talvez-tres-novas-particulas/. Publicado em 11 de outubro (2018).

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O CERN, a Organização Européia para Pesquisa Nuclear, é um dos laboratórios líderes mundiais em física de partículas. É uma organização intergovernamental localizada na fronteira franco-suíça, com sede em Genebra, com 22 Estados membros.

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