Experimentos sobre a oscilação distinta de um primo pesado do elétron chamado múon estão descobrindo repetidamente que algo não está se encaixando, apontando o caminho para uma física desconhecida.
Quase 20 anos depois que os pesquisadores do Brookhaven Particle Accelerator em Nova York forneceram evidências de uma anomalia, centenas de cientistas que trabalham com a Colaboração Muon g-2 acabam de anunciar a mais recente medição do movimento do múon em um campo eletromagnético.
Com base em uma quantidade bastante substancial de novos dados coletados usando o Fermi National Accelerator Laboratory do Departamento de Energia dos EUA, a nova análise confirma uma diferença entre as expectativas e os resultados de 116 592 055 x 10-11.
É um número minúsculo, com certeza. Mas pode prometer grandes novas descobertas. E com uma precisão de 0,2 partes por milhão, a análise pode ser comparada a estimar a distância entre duas pessoas em lados separados dos EUA e estar fora por menos de um metro (alguns pés).
“Essa medição é uma conquista experimental incrível”, diz Peter Winter, físico do Argonne National Laboratory, em Illinois. “Baixar a incerteza sistemática a este nível é um grande negócio e é algo que não esperávamos alcançar tão cedo”.
A colaboração Muon g-2 enviou esse artigo científico para publicação.
Os múons vivem em média por pouco mais de alguns microssegundos. Mas nessa breve existência, seus corpos maciços se comportam como um elétron, girando para frente e para trás enquanto as correntes de eletromagnetismo empurram contra o que é conhecido como seu momento magnético.
Os físicos têm uma boa ideia de como os múons devem se mover em um campo eletromagnético. Eles até têm uma letra que descreve esse movimento – g, para razão giromagnética.
Em uma pista de dança onde há apenas a batida do eletromagnetismo e um múon sulcando, cada giro poderia ser teoricamente previsto, dando a g um valor de 2.
Infelizmente, a pista de dança quântica é um lugar bastante caótico, lotado de partículas virtuais que pairam no limite da existência. Esse borrão de objetos empurra e desloca o múon de maneiras sutis que fazem com que seu boogaloo fique torto.
Sua presença sugere que g deveria ser ligeiramente maior que 2. Logicamente, tirar 2 de g deveria indicar uma assinatura de toda essa disputa quântica.
Indo pelo livro, cada penetra quântico e seus movimentos de assinatura devem ter lugares dentro do Modelo Padrão. Podemos até somar esses efeitos e levá-los em consideração ao prever os verdadeiros movimentos do múon com um único número.
Esse número, no entanto, não é o que os pesquisadores encontraram em uma série de experimentos conduzidos em Brookhaven há cerca de 20 anos. Nem é o que os pesquisadores descobriram usando o equipamento do Fermilab em uma série de colisões realizadas em 2018.
Uma incompatibilidade entre expectativas e resultados na física de partículas geralmente se resume a uma das três coisas. É um pontinho estatístico, uma falha experimental ou uma lacuna teórica.
Dessas, a terceira possibilidade é o prêmio final – um buraco no Modelo Padrão que anseia por ser tapado.
Dado que fenômenos como energia escura e matéria escura não podem ser explicados facilmente usando o Modelo Padrão da física, já suspeitamos que haja alguns problemas com isso.
Com a Colaboração Muon g-2 confirmando o número de g-2 com base em várias execuções do acelerador de partículas do Fermilab em 2019 e 2020, podemos ter duas vezes mais certeza da existência de novas partículas e forças que ainda não identificamos.
Nos próximos anos, a colaboração combinará os resultados de experimentos anteriores com os dados mais recentes para construir um caso ainda mais forte, que possa atender aos altos padrões de certeza e mudar a física para sempre.
Publicado em 14/08/2023 11h03
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