O Modelo Padrão da física de partículas é o nosso melhor palpite atual sobre como são os projetos da matéria. De todas as suas previsões, nenhuma é tão precisa quanto o momento magnético do elétron.
Não só é previsto com precisão, como também está entre as propriedades de qualquer partícula medidas com mais precisão. E embora esses dois valores sejam próximos, eles não se sobrepõem totalmente, fornecendo dicas tentadoras de uma nova física.
Aproximar-se do valor exato do momento magnético do elétron – simplesmente, quão fortemente um elétron se comporta como um pequeno ímã – pode um dia revelar uma maior compreensão dos blocos de construção da física e como eles interagem.
Agora, físicos da Harvard University e da Northwestern University forçaram ainda mais os limites dessa precisão. Seus experimentos recentes produziram um valor com precisão de 0,13 em 1 trilhão.
“O novo valor é 2,2 vezes mais preciso e consistente com o que permaneceu por 14 anos”, escrevem os pesquisadores em seu artigo publicado.
“Nossa determinação e o cálculo do Modelo Padrão são precisos o suficiente para um teste 10 vezes mais preciso.”
Para obter o novo valor do momento magnético do elétron, a equipe de pesquisa suspendeu um único elétron em uma câmara altamente controlada conhecida como armadilha de Penning.
Depois de resfriar a câmara perto do zero absoluto, a equipe conseguiu usar um campo magnético para medir os “saltos quânticos” do elétron entre os níveis de energia, sem interferir em seu estado quântico e estragar as observações.
As equações do Modelo Padrão fornecem uma maneira de calcular algo chamado de constante de estrutura fina. Aproximadamente equivalente a 1/137, é fundamental para a força eletromagnética que liga os átomos, tornando-se um grande negócio na física.
Essas mesmas equações prevêem o momento magnético do elétron com um nível de precisão tão impressionante que sua medida em laboratório se tornou um teste definidor da capacidade do Modelo Padrão de refletir a realidade.
Por algum tempo, as medições do momento magnético do elétron permaneceram ligeiramente maiores do que o Modelo Padrão prevê para uma partícula carregada e pontual, produzindo uma anomalia atraente que implora para ser resolvida.
Esses novos resultados têm uma margem de erro dez vezes menor do que essa discrepância, sugerindo fortemente a física desconhecida.
O ajuste fino das previsões e dos resultados experimentais pode fornecer valores que sugerem a existência de novas partículas ou tipos de interações que ainda não conhecemos.
Os pesquisadores já têm ideias de como melhorar ainda mais a medição, representada como ?/?B (a comparação de um valor com o magneton de Bohr). Isso nos deixa cada vez mais perto de finalmente completar o Modelo Padrão da física de partículas.
“Melhorias muito maiores na precisão de ?/?B agora parecem viáveis, dada a demonstração de aparelhos mais estáveis, estatísticas aprimoradas e incertezas melhor compreendidas”, escrevem os pesquisadores.
Publicado em 02/03/2023 19h36
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