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Experimento sugere existência de uma nova partícula

Experimento sugere existência de uma nova partícula
O anel de luz, detectado por alguns dos mais de mil sensores de luz dentro do detector, indica a colisáo de um neutrino do múon com o núcleo de um átomo.[Imagem: Fermilab]

Um experimento realizado no Fermilab - uma espécie LHC dos Estados Unidos, só que menor - parece dar suporte a uma descoberta relatada há mais de 20 anos e que mostraria falhas no Modelo Padrão da Física.

A equipe descobriu indícios da existência de uma nova partícula elementar: um quarto tipo de neutrino.

Mais do que isso, os resultados mostram a violação de uma simetria fundamental do Universo, que estabelece que as partículas de antimatéria se comportam da mesma forma que os seus equivalentes de matéria.

Neutrinos

Neutrinos são partículas elementares neutras, que nascem do decaimento radioativo de outras partículas.

Os neutrinos vêm em três "sabores", que são as contrapartidas neutras dos elétrons e dos seus primos mais pesados, os múons e os taus.

Independentemente do sabor original de um neutrino, essas partículas constantemente mudam de um tipo para outro, em um fenômeno chamado "oscilação de sabores dos neutrinos" - um neutrino do elétron pode se tornar um neutrino do múon e, posteriormente, voltar a ser um neutrino do elétron.

Agora, no experimento chamado MiniBooNE (Mini Booster Neutrino Experiment), os pesquisadores detectaram mais oscilações dos neutrinos do que seria possível se houvesse apenas três sabores deles.

"Estes resultados implicam que, ou há novas partículas, ou há forças que nós não havíamos imaginado antes," conta Byron Roe, da Universidade de Michigan. "A explicação mais simples envolve considerar a existência de novas partículas parecidas com os neutrinos, ou neutrinos estéreis, que não sofrem as interações fracas normais."

Os três tipos conhecidos de neutrinos interagem com a matéria principalmente através da força nuclear fraca, o que os torna difíceis de detectar. A hipótese é que esse quarto sabor não interagiria através da força fraca, tornando-o ainda mais difícil de identificar.

Composição do Universo

Para William Louis, um cientista do Laboratório Nacional Los Alamos, também envolvido no experimento MiniBooNE, a existência dos neutrinos estéreis poderia ajudar a explicar a composição do Universo.

"Físicos e astrônomos estão à procura de neutrinos estéreis porque eles poderiam explicar uma parte, ou mesmo toda, a matéria escura do Universo", disse Louis. "Os neutrinos estéreis também poderiam eventualmente ajudar a explicar a assimetria da matéria no Universo, ou porque o Universo é composto principalmente de matéria, e não de antimatéria."

Resultados similares do experimento MiniBooNE foram obtidos há menos de seis, quando cientistas europeus detectaram o que eles chamaram de neutrino camaleão, justamente porque os neutrinos mostraram uma oscilação maior do que a prevista pelo Modelo Padrão da Física.

Simetria de paridade

Os resultados agora obtidos parecem violar também a "simetria de paridade de carga" do Universo, que afirma que as leis da física se aplicam da mesma forma às partículas e às suas equivalentes antipartículas.

Violações desta simetria já foram vistas em alguns decaimentos raros, mas nunca antes com neutrinos.

Os experimentos, contudo, ainda não são definitivos. Segundo os cientistas, eles precisam acumular uma quantidade maior de dados para que seja possível descartar de vez todas as predições feitas pelo Modelo Padrão.

Bibliografia:

Event Excess in the MiniBooNE Search for vu->ve Oscillations
A. A. Aguilar-Arevalo et al. (MiniBooNE Collaboration)
Physical Review Letters
Vol.: 105, 181801 (2010)
DOI: 10.1103/PhysRevLett.105.181801




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