CERN
08/07/2020
A colaboração LHCb observou um tipo de partícula de quatro quarks nunca vista antes. A descoberta, apresentada em um seminário recente no Cern e descrito em um artigo postado no servidor de preprints arXiv [1] provavelmente será o primeiro de uma classe de partículas nunca observadas antes.
A descoberta ajudará os físicos a entender melhor as formas complexas pelas quais os quarks se ligam em partículas compostas, como os onipresentes prótons e nêutrons encontrados dentro dos núcleos atômicos.
Os quarks geralmente se combinam em grupos de dois e três para formar partículas chamadas hádrons. Por décadas, no entanto, os teóricos previram a existência de hádrons de quatro e cinco quarks, às vezes descritos como tetraquarks e pentaquarks, e nos últimos anos experimentos incluindo o LHCb confirmaram a existência de vários desses hádrons exóticos. Essas partículas feitas de combinações incomuns de quarks são um “laboratório” ideal para se estudar uma das quatro forças fundamentais conhecidas da natureza, a interação forte que liga prótons, nêutrons e os núcleos atômicos que compõem a matéria. O conhecimento detalhado da interação forte também é essencial para se determinar se processos novos e inesperados são um sinal de uma nova física ou apenas a física padrão.
“As partículas compostas por quatro quarks já são exóticas, e a que acabamos de descobrir é a primeira partícula composta por quatro quarks pesados do mesmo tipo, especificamente dois quarks charm e dois antiquarks charm”, diz o porta-voz da Colaboração do LHCb, Giovanni Passaleva. “Até agora, o LHCb e outros experimentos haviam observado apenas tetraquarks com dois quarks pesados no máximo e nenhum com mais de dois quarks do mesmo tipo”.
“Essas partículas pesadas exóticas fornecem casos extremos, mas teoricamente razoavelmente simples para se testar modelos que podem ser usados para explicar a natureza das partículas de matéria comuns, como prótons ou nêutrons. Portanto, é muito emocionante vê-las aparecer em colisões no LHC pela primeira vez”, explica o porta-voz da LHCb, Chris Parkes.
A equipe do LHCb encontrou o novo tetraquark usando a técnica de busca de partículas na qual se procura um excesso de eventos de colisão, conhecido como “pico” sobre um fundo suave de eventos. Examinando-se os conjuntos de dados completos do LHCb da primeira e segunda rodadas do Large Hadron Collider, que ocorreram de 2009 a 2013 e de 2015 a 2018, respectivamente, os pesquisadores detectaram um aumento na distribuição de massa de um par de partículas J/ψ, que consistem em um quark charme e de um antiquark charm. O pico tem uma significância estatística de mais de cinco desvios-padrão, o limite usual para se reivindicar a descoberta de uma nova partícula e corresponde a uma massa na qual se prevê a existência de partículas compostas por quatro quarks de charme.
Como nas descobertas anteriores do tetraquark, não está completamente claro se a nova partícula é um “verdadeiro tetraquark”, ou seja, um sistema de quatro quarks firmemente unidos ou um par de partículas de dois quarks fracamente ligadas em uma estrutura semelhante a uma molécula. De qualquer forma, o novo tetraquark ajudará os teóricos a testar modelos de cromodinâmica quântica, a teoria da interação forte. [2]
[1] LHCb collaboration. Observation of structure in the J/ψ-pair mass spectrum. arXiv:2006.16957 [hep-ex]. Postado em 30 de junho (2020).
[2] Tradução de Mário Everaldo de Souza.
Como citar esta notícia científica: CERN. Descoberto um novo tipo de tetraquark. Tradução de Mário Everaldo de Souza. Saense. https://saense.com.br/2020/07/descoberto-um-novo-tipo-de-tetraquark/. Publicado em 08 de julho (2020).
