Maior acelerador de partículas do mundo confirma existência de “hadrões exóticos”

Estas partículas, teorizadas nos anos 1970, foram agora detectadas pelo LHC, o acelerador do Laboratório Europeu de Física de Partículas.

Foi neste detector, o LHCb, que a nova partícula foi agora finalmente observada
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Foi neste detector, o LHCb, que a nova partícula foi agora finalmente observada CERN

O grande acelerador de protões, o LHC, situado a 100 metros de profundidade debaixo da fronteira franco-suíça, nas instalações do CERN (Laboratório Europeu de Física de Partículas), está encerrado para obras até 2015. Mas isso não tem impedido os físicos que lá trabalham de continuarem a analisar os resultados obtidos antes desta paragem técnica.

E agora, os responsáveis por um dos grandes detectores de partículas lá instalados, o LHCb, acabam de confirmar, ao analisar a gigantesca massa de dados recolhidos por essa máquina, a existência de uma partícula diferente de todas as outras. Tem o árido nome de Z(4430) e é aquilo que os especialistas denominam pela expressão, certamente mais poética, de “hadrão exótico”.

Apesar de ter sido prevista há décadas e de a sua existência ter sido demonstrada com um grande nível de certeza estatística num outro acelerador, esta é a primeira vez, explica o CERN em comunicado, que se torna possível falar na “observação sem ambiguidade” de uma partícula. “A análise dos dados do LHCb estabelece a natureza ressonante da estrutura observada [a existência de picos localizados em certos níveis de energia], provando que isto é realmente uma partícula e não uma propriedade especial dos dados”, diz Pierluigi Campana, responsável pela experiência LHCb, citado no mesmo documento. Os resultados já foram submetidos para publicação na revista Physical Review Letters.

Antes de mais, as partículas chamadas hadrões dividem-se duas famílias: a dos “bariões”, tais como os protões e neutrões que formam os núcleos dos átomos, e a dos mesões. A diferença entre estas duas famílias é que, enquanto os bariões são feitos de três quarks (os quarks, seis no total, são componentes fundamentais da matéria), os mesões, todos eles extremamente instáveis, são feitos de um quark e de um antiquark (o equivalente de um quark em antimatéria, onde cada "antipartícula" tem a carga oposta da partícula equivalente na matéria normal).

Os resultados agora anunciados sugerem que a partícula Z(4430) poderá ser um “tetraquark”, composta por quatro quarks – e portanto, um “hadrão exótico”, uma vez que “fica fora da classificação tradicional dos hadrões”, explica ainda o CERN.

A experiência LHCb que “viu” agora a nova partícula ("b" de beauty, porque estuda em particular o quark beauty) é um dos quatro grandes detectores que, instalados ao longo dos 27 quilómetros do percurso circular do tubo do LHC, medem e avaliam o que “salta” das colisões frontais entre protões lançados a altíssimas energias dentro do acelerador. Esta experiência foi concebida para tentar explicar por que é que o Universo é feito de matéria e não de antimatéria e para isso regista em pormenor as etapas da desintegração dos instáveis mesões criados nas colisões.

Para fazer a sua descoberta, a equipa internacional do LHCb, que integra cerca de 700 cientistas de 66 instituições, analisou mais de 25 mil desintegrações de mesões ditos B. Esses “eventos”, salienta o CERN, foram seleccionados pela sua potencial relevância num total de 180 milhões de milhões de colisões entre protões registadas pelo detector, uma máquina que pesa quase seis toneladas e tem 21 metros de comprimento, 10 de altura e 13 de largura.

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