Há vários anos, os físicos da Organização Européia de Pesquisa Nuclear (CERN) vêm realizando um experimento histórico, registrando dezenas de bilhões de partículas se separando na esperança de pegar algumas bolas estranhas. E eles finalmente têm alguns resultados interessantes para compartilhar.

Esse experimento, chamado NA62, tem pesquisadores construindo e destruindo pares de quarks chamados kaons, procurando exemplos de um evento de um em 10 bilhões que pode verificar algumas das previsões do Modelo Padrão de física de partículas. Ano passado eles encontraram um. Agora eles adicionaram outros dois possíveis.

Os resultados foram apresentados em recente Seminário do CERN e foram baseados em dados coletados em 2017; dez vezes a quantidade de dados coletados no ano anterior.

É um começo sólido para o NA62. Mas, para ter certeza dos resultados, a equipe precisará de pelo menos mais alguns exemplos de um kaon com carga positiva (K +) decaindo em um par pion e carga neutrino-antineutrino com carga positiva.

Ok, então não é exatamente a ciência de ponta do seu assento. Mas o objetivo desta loteria de partículas pode fazer tudo valer a pena. Então, vamos avançar para o futuro, para a conclusão muito antecipada desse experimento massivo baseado em acelerador.

Existem dois resultados em potencial. A primeira é que o decaimento do K + insanamente raro acontece com a mesma frequência que o Modelo Padrão da física de partículas diz que deveria. Modelo verificado, tudo de bom.

A segunda possibilidade é potencialmente mais emocionante. Depois de analisar as estatísticas dos pares de quarks com carga positiva que se recombinam em outras partículas, os pesquisadores podem descobrir que algo simplesmente não se soma.

Atualmente, o Modelo Padrão não explica coisas como matéria escura, por que matéria e antimatéria falharam em obliterar-se no início do Universo ou por que existem diferenças nas massas de certas partículas fundamentais.

Então, descobrindo que há algo que não prevê muito bem, afinal, algo que podemos testar com grande precisão … que poderia abrir o caminho para um modelo padrão V2.0.

Usar esse casamento quark bastante estranho não é uma decisão arbitrária. Kaons teve um papel fundamental no estabelecimento da física do Modelo Padrão em primeiro lugar. Portanto, se tivermos entendido algo errado sobre o modo como essas parcerias de partículas se comportam, isso terá sérias conseqüências.

"Esse processo de decaimento de kaon é chamado de 'canal de ouro' por causa da combinação de ser extremamente raro e excelentemente previsto no Modelo Padrão", diz físico da Universidade de Birmingham e porta-voz do NA62, Cristina Lazzeroni.

"É muito difícil capturar e é uma promessa real para os cientistas que procuram por nova física".

Para lhe dar uma pequena idéia de quanto esforço o experimento requer, aqui está o processo deles: um poderoso síncrotron é usado para disparar prótons em super velocidade em um alvo feito de berílio metálico.

Em meio à carnificina resultante de cerca de um bilhão de partículas, um punhado se torna caos – cerca de 60.000.000 delas, de fato. Eles são canalizados para que sua deterioração seja analisada, para detectar sinais de que um ou dois raros se transformam em algo um pouco diferente.

Graças ao maior risco de vieses que afetam esse método de alta precisão, o experimento tem uma fase cega, na qual os pesquisadores analisam todo o campo de decaimento de partículas antes de se aproximar de áreas nas quais esperam encontrar o sinal mais importante.

Ao estabelecer limites para a frequência com que esse raro processo acontece, e comparando-o com a frequência com que deve acontecer, os físicos testam suas matemáticas com um extremo grau de precisão.

Até agora, as evidências sugerem que o K + se tornará um pion, neutrino e antineutrino no máximo 24,4 de cada 100 bilhões de decaimentos, o que ainda está alinhado com a previsão do Modelo Padrão de cerca de 8,4 vezes por 100 bilhões.

Mas a caçada ainda não acabou. Até agora, com apenas três eventos incomuns de deterioração do K + na caixa, precisamos analisar muito mais colisões de partículas antes que haja um veredicto.

Restam dados do ano passado para serem analisados, mas precisaremos esperar até 2021 para que o CERN ative novamente o colisor de prótons.

Mesmo que o Modelo Padrão se recuse a ceder, pouco será desperdiçado em experimentos como esses.

"O novo resultado ainda tem estatísticas limitadas, mas já nos permitiu colocar restrições em alguns novos modelos de física", diz Lazzeroni.

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