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LHC descobre nova partícula exótica, um tetraquark

Redação do Site Inovação Tecnológica - 01/07/2020

LHC descobre nova partícula exótica, um tetraquark
Ainda não está claro se é uma nova partícula verdadeira ou se é algo mais parecido com uma "molécula".
[Imagem: LHCb]

Quarks

Físicos do Grande Colisor de Hádrons (LHC) observaram pela primeira vez uma partícula exótica composta de quatro quarks charme.

A partícula foi flagrada por um dos grandes detectores do LHC, o LHCb (Large Hadron Collider Beauty).

A descoberta confirma as expectativas teóricas, o que indica que esta pode ser apenas a primeira de uma nova família de partículas.

As partículas constituintes da matéria são formadas por combinações de seis tipos de quarks (que tem os curiosos nomes de para cima, para baixo, charme, estranho, superior e inferior), seis léptons (elétron, múon, tau, neutrino do elétron, neutrino do múon, neutrino do tau) e suas respectivas antipartículas.

Comumente os quarks agrupam-se em duplas ou tríades para formar os bárions (prótons e nêutrons), e em pares quark-antiquark para formar os mésons. Em conjunto, bárions e mésons constituem os hádrons - é por isso que LHC significa Grande Colisor de Hádrons.

LHC descobre nova partícula exótica, um tetraquark
São várias as possibilidades de união de quarks, mas é difícil decifrar a verdadeira identidade de cada combinação.
[Imagem: LHCb]

Tetraquark

Por décadas, no entanto, os físicos têm previsto a existência de hádrons de quatro e cinco quarks, ou tetraquarks e pentaquarks. Nos últimos anos, os colisores de partículas de fato confirmaram a existência de vários desses hádrons exóticos.

Essas partículas feitas de combinações incomuns de quarks são um laboratório ideal para estudar uma das quatro forças fundamentais conhecidas da natureza, a interação forte, que liga prótons, nêutrons e os núcleos atômicos que compõem a matéria. O conhecimento detalhado da interação forte também é essencial para determinar se processos novos e inesperados são um sinal da nova física ou apenas parte da física padrão.

"As partículas compostas por quatro quarks já são exóticas, e a que acabamos de descobrir é a primeira a ser composta por quatro quarks pesados do mesmo tipo, especificamente dois quarks charme e dois antiquarks charme," disse o físico Giovanni Passaleva. "Até agora, o LHCb e outros experimentos haviam observado apenas tetraquarks com dois quarks pesados no máximo e nenhum com mais de dois quarks do mesmo tipo".

Como aconteceu nas descobertas anteriores de tetraquarks, ainda não está completamente claro se a nova partícula é um "tetraquark verdadeiro", ou seja, um sistema de quatro quarks firmemente unidos, ou um par de partículas de dois quarks fracamente ligadas em uma estrutura semelhante a uma molécula. De qualquer forma, o novo tetraquark ajudará os teóricos a testar modelos da cromodinâmica quântica, a teoria da interação forte.

Bibliografia:

Artigo: Observation of structure in the J/?-pair mass spectrum
Autores: R. Aaij et al.
Link: https://arxiv.org/abs/2006.16957





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