Modelo-padrão confirmado com precisão incrível!

Duas experiências no LHC detectam processo de decaimento subatómico raro

2 experiências do LHC (Large Hadron Collider ou Grande Colisionador de Hadrões) na Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear (CERN), em Genebra, na Suíça, combinaram os seus resultados e observaram um processo subatómico inédito.

Conforme publicado na revista Nature desta semana, uma análise conjunta das colaborações CMS e LHCb estabeleceu um novo e extremamente raro decaimento da partícula Bs (uma partícula composta pesada que consiste num antiquark bottom e um quark estranho) em dois muões. Os teóricos previram que esta decadência só ocorreria cerca de quatro vezes em mil milhões, e que é aproximadamente o que as duas experiências observaram.

“É incrível que esta previsão teórica seja tão precisa e é ainda mais surpreendente que a podemos confirmar na realidade”, disse o professor da Universidade de Syracuse Sheldon Stone, um membro da colaboração LHCb. “Este é um grande triunfo para o LHC e para ambas as experiências.”

As experiências (nomes dos detectores) LHCb e CMS estudam as propriedades das partículas para procurar falhas no Modelo Padrão, que é a nossa melhor descrição do comportamento de toda a matéria directamente observável ​​no universo. O Modelo Padrão é conhecido por ser incompleto, uma vez que não trata de questões como a presença da matéria escura ou da abundância da matéria sobre a antimatéria no nosso universo. Quaisquer desvios deste modelo poderiam ser uma evidência de uma nova física em jogo, tais como novas partículas ou forças que poderiam fornecer respostas para estes mistérios.

“Muitas teorias que propõem estender o modelo padrão também prevêem um aumento desta taxa de decaimento Bs”, disse ao Fermilab Joel Butler da experiência CMS. “Este novo resultado permite-nos descontar ou limitar severamente os parâmetros da maioria dessas teorias. Qualquer teoria viável deve prever uma mudança pequena o suficiente para ser acomodada pela incerteza remanescente. “

Os investigadores do LHC estão particularmente interessados ​​em partículas contendo bottom quarks porque estes são fáceis de detectar, abundantemente produzidos e têm uma vida útil relativamente longa, de acordo com Stone.

“Sabemos também que os mesões Bs oscilam entre a sua matéria e os seus homólogos de antimatéria, um processo descoberto pela primeira vez no Fermilab em 2006”, disse Stone. “Estudando as propriedades dos mesões B vai ajudar-nos a compreender o desequilíbrio entre matéria e antimatéria no universo.”

Esse desequilíbrio é um mistério que os cientistas estão trabalhando para desvendar. O Big Bang que criou o universo poderia ter resultado em quantidades iguais de matéria e antimatéria, aniquilando-se mutuamente quando em contacto. Mas a matéria prevalece, e os cientistas ainda não descobriram o mecanismo que tornou isso possível.

“O LHC irá em breve começar uma nova corrida com maior energia e intensidade”, afirmou Butler. “A precisão com que este decaimento é medido vai melhorar, limitando ainda mais as  ​​extensões viáveis do Modelo Padrão. E, claro, nós sempre esperamos ver a nova física directamente sob a forma de novas partículas ou forças. “

Esta descoberta decorreu da análise de dados obtidos em 2011 e 2012 por ambos os detectores. Os cientistas também viram alguma evidência para este mesmo processo para a partícula Bd, uma partícula semelhante consistindo dum bottom anti-quark e um down quark. No entanto, este processo é muito mais raro e previsto para ocorrer apenas uma vez em cada 10 mil milhões de decaimentos. Serão necessários mais dados para estabelecer de forma conclusiva o seu decaimento em dois muões.

—

Note-se que estes resultados obtiveram desvio-padrão acima de sigma 6, o que significa serem uma descoberta confirmada (a partir de Sigma 5 já o seria) e que os decaimentos raros observados em cada produção de 10^12 mesões (Bo e Bs) foram de 100 para o Bo e de 10 para o Bs.

É de facto incrível, dá 1 decaimento raro de mesões Bo de… 1 para dez mil milhões!

Assim o modelo-padrão fica mais uma vez confirmado, resiste às observações. É com tanto sucesso que a designação de modelo de consenso lhe assenta como nenhum outro modelo de descrição da realidade o fez, até hoje, na História da Humanidade.

Porventura uma das suas grandes forças reside no facto de se assumir como incompleto, tratando de apenas cerca de 4% do Universo, e de deixar para outros modelos a descrição da Gravitação.

De referir com particular agrado o excelente artigo da jornalista Vera Novais no Observador sobre a confirmação desta descoberta.

—

O CERN, a Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear, é o laboratório líder mundial de física de partículas. Tem a sua sede em Genebra. Actualmente, os Estados-Membros são a Áustria, Bélgica, Bulgária, República Checa, Dinamarca, Finlândia, França, Alemanha, Grécia, Hungria, Israel, Itália, Holanda, Noruega, Polónia, Portugal, Eslováquia, Espanha, Suécia, Suíça e o Reino Unido. A Roménia é um país candidato à adesão. A Sérvia é um membro associado na pré-fase de assinatura. Índia, Japão, Federação da Rússia, Estados Unidos da América, a Turquia, a União Europeia, JINR e UNESCO têm estatuto de observador.