A teoria que governa a física de partículas explica tudo sobre o mundo subatômico ... exceto as partes que não são. E, infelizmente, não há muitos adjetivos lisonjeiros que podem ser aplicados ao chamado Modelo Padrão. Construída pouco a pouco ao longo de décadas, essa teoria da física fundamental é melhor descrita como desajeitada, miscelânea e com MacGyver, juntamente com pedaços de barbante e chiclete.
Ainda assim, é um modelo incrivelmente poderoso que prevê com precisão uma enorme variedade de interações e processos.
Mas tem algumas falhas flagrantes: não incorpora a gravidade; não pode explicar as massas de várias partículas, algumas das quais conferem força; não tem uma explicação para determinado comportamento de neutrinos; e isso não tem resposta para a existência de matéria escura.
Então, temos que descobrir algo. Precisamos ir além do modelo padrão para entender melhor nosso universo.
Infelizmente, muitos dos principais candidatos a explicar esse grande além - chamados teorias supersimétricas - foram descartados ou severamente limitados nos últimos anos. No entanto, ainda existe um conceito de Hail Mary que poderia explicar as partes misteriosas do universo não cobertas pelo Modelo Padrão: Partículas supersimétricas de longa duração, às vezes chamadas de sparticles. De maneira deprimente, uma pesquisa recente dessas partículas estranhas voltou de mãos vazias.
Simetria não tão super
De longe, o conjunto mais moderno de teorias que ultrapassam os limites do atual Modelo Padrão são agrupados em uma classe de idéias conhecida como supersimetria. Nesses modelos, os dois principais campos de partículas da natureza ("bósons", como os fótons familiares; e "férmions" - como elétrons, quarks e neutrinos) realmente têm um tipo estranho de relacionamento entre irmãos. Todo bóson tem um parceiro no mundo dos férmions e, da mesma forma, todo férmion tem um amigo para chamar os seus.
Nenhum desses parceiros (ou mais apropriadamente no jargão confuso da física de partículas - "superparceiros") faz parte da família normal de partículas conhecidas. Em vez disso, são tipicamente muito, muito mais pesados, estranhos e geralmente mais estranhos.
Essa diferença de massa entre as partículas conhecidas e seus superparceiros é o resultado de algo chamado quebra de simetria. Isso significa que, em altas energias (como o interior dos aceleradores de partículas), as relações matemáticas entre as partículas e seus parceiros estão em equilíbrio, levando a massas iguais. Em baixas energias (como os níveis de energia que você experimenta na vida cotidiana normal), no entanto, essa simetria é quebrada, fazendo com que as massas parceiras disparem rapidamente. Esse mecanismo é importante, porque também explica potencialmente por que, por exemplo, a gravidade é muito mais fraca que as outras forças. A matemática é um pouco complicada, mas a versão curta é a seguinte: algo quebrou no universo, fazendo com que as partículas normais se tornassem drasticamente menos massivas do que seus superparceiros. Essa mesma ação de ruptura pode ter punido a gravidade, diminuindo sua força em relação às outras forças. Bacana.
Vida longa e próspera
Para caçar a supersimetria, vários físicos criaram o destruidor de átomos chamado Large Hadron Collider, que após anos de árdua busca chegou à conclusão surpreendente, mas decepcionante, de que quase todos os modelos de supersimetria estavam errados.
Ops.
Simplificando, não podemos encontrar partículas de parceiros. Zero. Zilch. Nada. Nenhuma sugestão de supersimetria apareceu no colisor mais poderoso do mundo, onde partículas são compactadas em torno de uma engenhoca circular quase à velocidade da luz antes de colidirem umas com as outras, o que às vezes resulta na produção de novas partículas exóticas. Isso não significa necessariamente que a supersimetria esteja errada, por si só, mas todos os modelos mais simples foram descartados. É hora de abandonar a supersimetria? Talvez, mas pode haver uma Ave Maria: partículas de vida longa.
Geralmente, na terra da física das partículas, quanto mais massivo você é, mais instável e mais rápido se decomporá em partículas mais simples e leves. É assim que as coisas são. Como se espera que as partículas parceiras sejam pesadas (caso contrário, já as teríamos visto), esperávamos que elas se deteriorassem rapidamente em chuveiros de outras coisas que pudéssemos reconhecer e, então, construiríamos nossos detectores de acordo.
Mas e se as partículas parceiras tivessem vida longa? E se, através de alguma peculiaridade da física exótica (dê aos teóricos algumas horas para pensar sobre isso, e elas apresentarem peculiaridades mais do que suficientes para que isso aconteça), essas partículas conseguirão escapar dos limites de nossos detectores antes de decair obedientemente em algo menos estranho? Nesse cenário, nossas pesquisas apareceriam completamente vazias, simplesmente porque não estávamos olhando o suficiente para longe. Além disso, nossos detectores não foram projetados para poder procurar diretamente essas partículas de vida longa.
ATLAS para o resgate
Em um artigo recente publicado on-line em 8 de fevereiro no servidor de pré-impressão arXiv, os membros da colaboração ATLAS (abreviação um tanto estranha para A Toroidal LHC ApparatuS) no Large Hadron Collider relataram uma investigação sobre essas partículas de longa duração. Com a atual configuração experimental, eles não conseguiram procurar todas as partículas possíveis, mas conseguiram procurar partículas neutras com massas entre 5 e 400 vezes a do próton.
A equipe do ATLAS procurou as partículas de vida longa, não no centro do detector, mas em suas bordas, o que permitiria que as partículas viajassem de alguns centímetros a alguns metros. Isso pode não parecer muito longe em termos de padrões humanos, mas, para partículas maciças e fundamentais, também pode ser a borda do universo conhecido.
Obviamente, essa não é a primeira busca por partículas de vida longa, mas é a mais abrangente, usando quase todo o peso de cargas de registros experimentais no Large Hadron Collider.
E o grande resultado: nada. Zero. Zilch. Nada.
Nem um único sinal de partículas de vida longa.
Isso significa que a ideia também está morta? Não é bem assim - esses instrumentos não foram realmente projetados para caçar esses tipos de animais selvagens, e estamos apenas seguindo o que temos. Pode levar outra geração de experimentos projetados especificamente para capturar partículas de vida longa antes de realmente capturar uma.
Ou, mais deprimente, eles não existem. E isso significaria que essas criaturas - junto com seus parceiros supersimétricos - são realmente apenas fantasmas sonhados por físicos febris, e o que realmente precisamos é de uma estrutura totalmente nova para resolver alguns dos problemas pendentes da física moderna.
