Físicos observam um dos fenômenos mais raros da física de partículas em novo estudo

outubro 3, 2024

Dentro da Física de partículas existe o modelo padrão das partículas que engloba todas as partículas e interações conhecidas. Ele é dado como a teoria mais bem sucedida da Física já que todas as suas previsões se confirmaram em algum momento. A previsão mais famosa foi confirmada em 2013 quando físicos do CERN observaram a partícula conhecida como bóson de Higgsque virou notícia no mundo inteiro.

Apesar do sucesso, confirmar ou descartar modelos na Física de partículas é um desafio já que para ocorrer observações é necessário aceleradores de partículas cada vez melhores. Isso porque não há como fazer observações diretas mas através de colisões entre partículas que geram outras partículas. O resultado de uma colisão pode informar sobre massas e energia envolvidas nas partículas anteriores além da geração de novas.

Recentemente, a Física de partículas foi colocada em teste novamente através de um experimento no CERN. Dessa vez, foi a observação de um decaimento extremamente raro de uma partícula chamada kaón. O que chama atenção nesse decaimento é que a frequência com que ele acontece pode ser calculado com precisão. Por causa disso, o decaimento raro pode confirmar ou corrigir uma previsão do modelo padrão de partículas.

Modelo Padrão de Partículas

O modelo que descreve as partículas e as interações fundamentais da natureza é chamado de Modelo Padrão de Partículas.Ele foi estabelecido durante o século XX quando físicos ao redor do mundo estavam na busca pelas partículas fundamentais através de experimentos.Diversas partículas foram descobertas assim como partículas associadas às interações eletromagnética, nuclear fraca e nuclear forte.

O Modelo Padrão de Partículas explica com precisão três das quatro interações fundamentais da natureza faltando apenas a interação gravitacional.

Atualmente, o modelo é tido como a teoria mais bem sucedida da Física já que todas as previsões se mostraram corretas. Uma dessas previsões foi o bóson de Higgs encontrado em 2012 por pesquisadores do CERN e anunciado em 2013. Como o mecanismo de Higgs é diretamente relacionado com as massas das partículas, a descoberta foi tida como uma das mais importantes da Física e confirmando o modelo como bem sucedido.

CERN

Os experimentos que levaram à descoberta do bóson de Higgs aconteceram no acelerador de partículas do CERN. O CERN é um centro de pesquisa focado em Física de partículas que foi fundado em 1954 entre a França e Suíça. O CERN é conhecido pelo LHC ou Grande Colisor de Hádrons que foi inaugurado em 2008 e até hoje permanece como o maior acelerador de partículas do mundo.

O maior acelerador de partículas do mundo, o LHC, foi fundado pelo CERN para responder perguntas sobre partículas e interações. Crédito: CERN

Além de maior acelerador de partículas, o LHC também consegue levar partículas à velocidades próximas da luz com energias altíssimas. O objetivo principal era criar um ambiente que se assemelha às condições dos primeiros momentos do Universo para compreender como as partículas e interações se comportavam.

Kaón

Kaóns são partículas compostas por um quark e um antiquark, geralmente são chamadas de partículas estranhas. Elas foram encontradas por meados do século XX nos estudos de raios cósmicos. Há quatro tipo de kaóns e todos eles tem papeis importantes na Física como o estudo da simetria carga-paridade. Isso porque na década de 60, alguns experimentos com kaóns deram resultados diferentes para a conservação da simetria.

Outro motivo de que kaóns são amplamente estudos por físicos especialistas em partículas é o decaimento. Isso porque os kaóns tem alguns tipos de decaimento que ajuda a estudar previsões do Modelo Padrão de Partículas. Geralmente, os kaóns decaem em neutrinos e uma partícula conhecida como múon.

Decaimento ultrarraro

Segundo o Modelo Padrão de Partículas, há uma frequência de cerca de 13 em 100 bilhões de vezes que o kaón pode decair de outra forma.Esse tipo de decaimento é extremamente raro e é muitas vezes chamado de decaimento de ouro ou golden channel. Como a frequência é extremamente baixa e tem uma precisão alta no modelo, é possível testar se o modelo acertou mais um vez.

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