Modelo de um acelerador usado para bombardear lítio em um experimento chave. Localizado na entrada do Instituto de Pesquisa Nuclear da Academia Húngara de Ciências.O modelo padrão da física de partículas elementares - partículas e suas interações, descrevendo tudo o que já criamos ou colidimos em laboratório - surpreendentemente lida bem com a previsão de tudo que é visível em nossos experimentos. Da matéria à antimatéria, da síntese à fissão, das partículas sem massa às mais pesadas - essas regras fundamentais passaram em todos os testes experimentais. Mas talvez um fenômeno inesperado esteja escondido nos traços de decaimento radioativo. Nosso leitor da Hungria quer saber:
As notícias sobre a abertura da quinta interação na Hungria são amplamente divulgadas. Gostaria de saber o seu ponto de vista sobre este assunto. Você acha que isso é verdade ou você é cético?
Se você
encontrou relatórios da descoberta da quinta interação, o experimento em questão é baseado em um isótopo extremamente instável: o berílio-8.
Se falarmos sobre a matéria constituinte, é provável que a parte mais importante do quebra-cabeça seja esse isótopo. Nosso Sol, e quase todas as estrelas, recebem energia sintetizando hélio a partir do hidrogênio, em particular o hélio-4, com dois prótons e dois nêutrons. Nas fases posteriores da vida, o núcleo do Sol, cheio de hélio, encolherá e aquecerá, e tentará criar elementos ainda mais pesados. Se você combinar dois núcleos de hélio-4, poderá obter um núcleo com quatro prótons e quatro nêutrons: berílio-8. O único problema é a extrema instabilidade do berílio-8, que, após 10 a
17 s, se decompõe novamente em dois hélio-4. Somente nos núcleos dos gigantes vermelhos é que a densidade da matéria é alta o suficiente para que seja possível ajustar o terceiro núcleo do hélio-4 no tempo e criar carbono-12, e construir com sucesso elementos cada vez mais pesados.
Caso contrário, como em todas as experiências de laboratório, o berílio-8 simplesmente se decompõe novamente em dois núcleos de hélio. Mas nossas tecnologias experimentais são muito sofisticadas e, mesmo nos breves momentos de sua vida, podemos não apenas criar berílio-8 de outra maneira (bombardeando o lítio-7 com prótons), mas também criá-lo em um estado excitado em que, antes da decadência, ele emitirá um fóton de alta energia. Esse fóton terá energia suficiente para se decompor em um par de elétrons / pósitron - o que acontece com todos os fótons de energias suficientemente altas. Ao medir o ângulo relativo entre o elétron e o pósitron, você espera que seja menor, maior a energia do fóton. Isso decorre das leis de conservação de energia e momento, misturadas com pequenas variáveis aleatórias, dependendo da orientação da deterioração.
Mas a equipe húngara liderada por Atilla Krasnakhorkai não encontrou isso. Com o aumento do ângulo, a fração de elétrons e pósitrons deve diminuir. Mas os cientistas descobriram um aumento relativo inesperado em um ângulo de 140 graus, o que pode significar muito. Por exemplo:
• Um erro no experimento quando se mede não um sinal, mas outra coisa.
• Um erro de análise ao aplicar a fatia errada (você decide quais dados valem a pena deixar e quais informações serão um ruído poluidor inútil do qual você precisa se livrar).
• Se o resultado for confiável, isso pode indicar a existência de uma nova partícula: uma partícula composta que consiste em partículas de um modelo padrão ou, mais interessante, uma completamente nova e fundamental.
Os dados parecem muito bons. Obviamente, a mesma equipe húngara anunciou a descoberta de “irregularidades” nas decaimento do berílio-8 excitado, mas não com tanto grau de significância - 1 chance em 10
11 de que essa seja uma aleatoriedade estatística (6,8-σ) - e não com tal número de eventos: centenas de eventos em vários canais no fundo. Somente uma partícula instável maciça decairia com um ângulo de espalhamento diferente do que as partículas sem massa (fótons) esperadas neste experimento - e essa ainda é a principal explicação para a “rugosidade” do gráfico em um ângulo de 140º. Se isso for verdade. Krasnakhorkai expressa grande confiança em seu resultado, medido usando equipamento completamente atualizado em comparação com seus experimentos anteriores.
O resultado pode não ser justificado; pode não ser possível reproduzir; isso pode ser um erro de experiência. Essa é a melhor parte, mas também o ônus do trabalho científico: mesmo os resultados mais confiáveis e inovadores devem ser confirmados independentemente. Mas se é uma nova partícula, pode mudar tudo. A energia restante de uma partícula - 17 MeV / c
2 - é muito interessante. Seu giro é 1, o que indica que é um bóson (ou algo semelhante). Ele move uma distância suficientemente grande para medir sua vida útil, de
10 a 14 segundos - o que nos diz que essa é uma deterioração fraca e não eletromagnética - ou seja, é um estado não relacionado dos leptons. Não pode ser uma combinação de dois quarks, porque é muito leve - caso contrário, teria que ser 10 vezes mais pesado. Se for uma partícula real, provavelmente é algum tipo de tipo
completamente novo de partículas que não faz parte do Modelo Padrão.
Esta explicação se aplica a tudo:
• Isso levaria ao aparecimento desse ângulo de propagação (140º) dos produtos de decaimento, devido à razão entre sua massa em repouso e as massas do elétron e do pósitron em que ele decai.
• Nos daria a primeira saída além do modelo padrão, que, em nossa opinião, deveria existir e que ainda não encontramos.
• Em potencial, poderia até explicar o valor anômalo do momento magnético do múon, um parente mais pesado do elétron.
Mas isso é apenas se a partícula realmente existir. Um resultado de 6,8-σ seria empolgante no caso da análise cega, mas uma equipe de cientistas procurou especificamente uma partícula desse tipo. Na ciência, há uma história de descobertas exatamente do que os cientistas estavam procurando, mesmo quando na verdade isso não existia. Fokke de Boer - que conduziu esses experimentos antes de Krasnakhorkai - descobriu essas partículas, mas não conseguiu confirmar e reproduzir seus resultados.
Sabemos que fora do Modelo Padrão deve haver nova física fundamental, novas partículas e novas interações, e talvez a primeira dica disso tenha sido descoberta neste experimento. Mas, respondendo à pergunta do leitor, sou cético em relação aos resultados ao mesmo tempo e posso imaginar que são reais. A descoberta de um neutrino se movendo mais rápido que a luz no OPERA e a descoberta do bóson de Higgs em experimentos CMS / ATLAS foram da mesma qualidade. Somente o tempo e estudos adicionais determinarão que tipo de resultado será esse, potencialmente capaz de ser uma partícula de matéria escura.