Desintegração muito rara de partícula reforça modelo-padrão

Ao fim de mais de 30 anos de investigação, detectou-se pela primeira vez um mesão B neutro a originar dois muões.

Registo da desintegração de um mesão B neutro em dois muões no acelerador de partículas LHC
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Registo da desintegração de um mesão B neutro em dois muões no acelerador de partículas LHC CERN

O Laboratório Europeu de Física de Partículas (CERN), em Genebra, na Suíça, acaba de avançar resultados que reforçam o modelo-padrão de física de partículas, actualmente a melhor descrição teórica de todas as partículas e das interacções entre elas. No grande acelerador de partículas do CERN, os investigadores observaram pela primeira vez a desintegração, extremamente rara, de uma partícula: a do mesão B neutro a dar origem a dois muões, “primos” mais pesados dos electrões.

Os mesões são partículas instáveis compostas por dois tipos de partículas elementares – um quark e um antiquark. O modelo-padrão da física de partículas prevê a desintegração do mesão B neutro em dois muões, refere a agência de notícias AFP. Mas a previsão é que apenas cerca de quatro mesões B neutros, entre mil milhões de colisões de partículas, se desintegrem em pares de muões. Observar pela primeira vez tal decaimento, como lhe chamam os físicos, demorou mais de 30 anos, desde que a sua existência foi prevista no modelo-padrão.

Estes resultados, segundo os investigadores, confirmam o modelo-padrão, elaborado nos anos 1970 e que permite prever o comportamento das partículas fundamentais. A detecção, publicada esta quinta-feira na edição em papel da revista Nature, resulta de experiências no acelerador de partículas LHC em 2011 e 2012. Instalado em Genebra, o LHC é uma máquina onde feixes de partículas (protões) viajam em sentidos opostos, a altas energias, quase à velocidade da luz, e colidem entre si. Dessas colisões resultam novas partículas, registadas por enormes detectores ao longo do acelerador, que permitem aos cientistas aprofundar os conhecimentos sobre a matéria a uma escala ínfima.

“Este é um testemunho do excelente desempenho do LHC e da sensibilidade das nossas experiências. Finalmente, conseguimos observar este decaimento extremamente raro mas importante”, sublinhou, num comunicado do CERN, Guy Wilkinson, porta-voz da equipa ligada a um dos detectores do LHC (o LHCb) e que esteve envolvida na descoberta agora anunciada. “A procura de novas partículas e o estudo de decaimentos raros são estratégias complementares para o surgimento de uma nova física [para lá do modelo-padrão]”, acrescentou Tiziano Camporesi, porta-voz da equipa de outro detector (CMS), cujos dados também contribuíram para a descoberta.

O LHC já tinha permitido detectar, em 2012, o famosíssimo bosão de Higgs, procurado durante quase 50 anos e considerado uma peça-chave na compreensão da matéria, logo de tudo o que existe no Universo, incluindo nós próprios. No modelo-padrão, o bosão de Higgs é a partícula que confere massa às outras partículas.

O grande acelerador de partículas, que esteve parado nos últimos dois anos para manutenção e renovação e que retomou as operações no início de Maio, pode ajudar a desvendar outros mistérios do Universo. Por exemplo, por que razão o Universo, que após o Big Bang começou com a mesma quantidade de partículas de matéria e antimatéria, é agora composto principalmente por matéria e quase não resta antimatéria? Outro dos mistérios é o da existência da matéria e da energia escuras, que em conjunto formam cerca de 95% dos constituintes do Universo e não são explicadas pelo modelo-padrão.