Desde que começou sua segunda execução operacional em 2015, o Large Hadron Collider vem fazendo algumas coisas bem interessantes. Por exemplo, a partir de 2016, pesquisadores do CERN começaram a usar a colisão para conduzir o experimento de beleza Large Hadron Collider (LHCb). Esta investigação busca determinar o que aconteceu depois do Big Bang, para que a matéria pudesse sobreviver e criar o Universo que conhecemos hoje.
Nos últimos meses, o experimento produziu resultados impressionantes, como a medição de uma forma muito rara de decaimento de partículas e a evidência de uma nova manifestação de assimetria matéria-antimatéria. E, mais recentemente, os pesquisadores por trás do LHCb anunciaram a descoberta de um novo sistema de cinco partículas, todas observadas em uma única análise.
De acordo com o trabalho de pesquisa, que apareceu em arXiv em 14 de março de 2017, as partículas detectadas eram estados excitados do que é conhecido como um bárion "Omega-c-zero". Como outras partículas desse tipo, o Omega-c-zero é composto de três quarks - dois dos quais são "estranhos", enquanto o terceiro é um quark de "charme". A existência desse bárion foi confirmada em 1994. Desde então, os pesquisadores do CERN tentaram determinar se havia versões mais pesadas.
E agora, graças ao experimento do LHCb, parece que eles os encontraram. A chave era examinar as trajetórias e a energia deixada no detector por partículas em sua configuração final e rastreá-las de volta ao seu estado original. Basicamente, as partículas ômega-c-zero decaem através da força forte em outro tipo de bárion (Xi-c-plus) e, em seguida, através da força fraca em prótons, kaons e pions.
A partir disso, os pesquisadores foram capazes de determinar que o que estavam vendo eram partículas Omega-c-zero em diferentes estados de energia (ou seja, de diferentes tamanhos e massas). Expressas em megaeletronvolts (MeV), essas partículas têm massas de 3000, 3050, 3066, 3090 e 3119 MeV, respectivamente. Essa descoberta foi bastante singular, pois envolveu a detecção de cinco estados de energia mais alta de uma partícula ao mesmo tempo.
Isso foi possível graças às capacidades especializadas do detector LHCb e ao grande conjunto de dados acumulado na primeira e na segunda execuções do LHC - que ocorreram de 2009 a 2013 e desde 2015, respectivamente. Munidos do equipamento e da experiência certos, os pesquisadores foram capazes de identificar as partículas com um nível avassalador de certeza, descartando a possibilidade de se tratar de um acaso estatístico nos dados.
A descoberta também deve lançar luz sobre alguns dos mistérios mais profundos das partículas subatômicas, como a forma como os três quarks constituintes são ligados dentro de um bárion pela "força forte" - ou seja, a força fundamental responsável por manter o interior dos átomos unidos . Outro mistério que isso poderia ajudar a resolver na correlação entre diferentes estados de quarks.
Como o Dr. Greig Cowan - pesquisador da Universidade de Edimburgo, que trabalha no experimento do LHCb no LHC de Cern - explicou em uma entrevista à BBC:
“Esta é uma descoberta impressionante que esclarecerá como os quarks se unem. Isso pode ter implicações não apenas para entender melhor os prótons e nêutrons, mas também estados multitarefas mais exóticos, como pentaquarks e tetraquarks.“
O próximo passo será determinar os números quânticos dessas novas partículas (os números usados para identificar as propriedades de uma partícula específica), bem como determinar seu significado teórico. Desde que ficou online, o LHC tem ajudado a confirmar o Modelo Padrão da física de partículas, além de explorar além das incógnitas maiores de como o Universo surgiu e como as forças fundamentais que o governam se encaixam.
No final, a descoberta dessas cinco novas partículas pode ser um passo crucial no caminho em direção a uma teoria de tudo (ToE), ou apenas mais uma peça do grande quebra-cabeça que é a nossa existência. Fique atento para ver qual!
