Físicos observam um dos fenômenos mais raros da física de partículas em novo estudo
Um decaimento extremamente raro de uma partícula foi observado e coloca modelo mais bem sucedido da Física em teste.
Dentro da Física de partículas existe o modelo padrão das partículas que engloba todas as partículas e interações conhecidas. Ele é dado como a teoria mais bem sucedida da Física já que todas as suas previsões se confirmaram em algum momento. A previsão mais famosa foi confirmada em 2013 quando físicos do CERN observaram a partícula conhecida como bóson de Higgs que virou notícia no mundo inteiro.
Apesar do sucesso, confirmar ou descartar modelos na Física de partículas é um desafio já que para ocorrer observações é necessário aceleradores de partículas cada vez melhores. Isso porque não há como fazer observações diretas mas através de colisões entre partículas que geram outras partículas. O resultado de uma colisão pode informar sobre massas e energia envolvidas nas partículas anteriores além da geração de novas.
Recentemente, a Física de partículas foi colocada em teste novamente através de um experimento no CERN. Dessa vez, foi a observação de um decaimento extremamente raro de uma partícula chamada kaón. O que chama atenção nesse decaimento é que a frequência com que ele acontece pode ser calculado com precisão. Por causa disso, o decaimento raro pode confirmar ou corrigir uma previsão do modelo padrão de partículas.
Modelo Padrão de Partículas
O modelo que descreve as partículas e as interações fundamentais da natureza é chamado de Modelo Padrão de Partículas. Ele foi estabelecido durante o século XX quando físicos ao redor do mundo estavam na busca pelas partículas fundamentais através de experimentos. Diversas partículas foram descobertas assim como partículas associadas às interações eletromagnética, nuclear fraca e nuclear forte.
Atualmente, o modelo é tido como a teoria mais bem sucedida da Física já que todas as previsões se mostraram corretas. Uma dessas previsões foi o bóson de Higgs encontrado em 2012 por pesquisadores do CERN e anunciado em 2013. Como o mecanismo de Higgs é diretamente relacionado com as massas das partículas, a descoberta foi tida como uma das mais importantes da Física e confirmando o modelo como bem sucedido.
CERN
Os experimentos que levaram à descoberta do bóson de Higgs aconteceram no acelerador de partículas do CERN. O CERN é um centro de pesquisa focado em Física de partículas que foi fundado em 1954 entre a França e Suíça. O CERN é conhecido pelo LHC ou Grande Colisor de Hádrons que foi inaugurado em 2008 e até hoje permanece como o maior acelerador de partículas do mundo.
Além de maior acelerador de partículas, o LHC também consegue levar partículas à velocidades próximas da luz com energias altíssimas. O objetivo principal era criar um ambiente que se assemelha às condições dos primeiros momentos do Universo para compreender como as partículas e interações se comportavam.
Kaón
Kaóns são partículas compostas por um quark e um antiquark, geralmente são chamadas de partículas estranhas. Elas foram encontradas por meados do século XX nos estudos de raios cósmicos. Há quatro tipo de kaóns e todos eles tem papeis importantes na Física como o estudo da simetria carga-paridade. Isso porque na década de 60, alguns experimentos com kaóns deram resultados diferentes para a conservação da simetria.
Outro motivo de que kaóns são amplamente estudos por físicos especialistas em partículas é o decaimento. Isso porque os kaóns tem alguns tipos de decaimento que ajuda a estudar previsões do Modelo Padrão de Partículas. Geralmente, os kaóns decaem em neutrinos e uma partícula conhecida como múon.
Decaimento ultrarraro
Segundo o Modelo Padrão de Partículas, há uma frequência de cerca de 13 em 100 bilhões de vezes que o kaón pode decair de outra forma. Esse tipo de decaimento é extremamente raro e é muitas vezes chamado de decaimento de ouro ou golden channel. Como a frequência é extremamente baixa e tem uma precisão alta no modelo, é possível testar se o modelo acertou mais um vez.
O CERN divulgou que em um experimento chamado de NA62, foi possível observar um kaón decaindo através do golden channel. Com essa observação, será possível estimar se a taxa encontrada nas previsões teóricas concordam com a observada. Esse será mais um passo na Física de partículas e no teste do Modelo Padrão podendo ser mais um teste que o modelo irá ser bem sucedido.
Referência da notícia:
Swallow 2024 New measurement of the K+ -> pi+nunu decay by the NA62 Experiment CERN