Físicos de partículas estão tendo um primeiro vislumbre do ‘Zeptoverse’
O Grande Hádron O Collider vem batendo prótons há anos. Mas recentemente, uma colisão de protões produziu um resultado improvável que é o primeiro passo para explorar o chamado “zeptoverso” – uma escala de realidade muitas, muitas vezes menor que um átomo. Esta seria a menor escala do mundo físico já explorada e pode desafiar as nossas expectativas sobre como a física funciona.
Ao colidir prótons quase à velocidade da luz, os cientistas do CERN encontraram evidências de um dos mais improváveis decaimentos da matéria – tão improvável que é um fenômeno que os físicos esperam observar há mais de quatro décadas. A colisão produziu numerosas partículas, incluindo algumas conhecidas como mésons B neutros, e os cientistas encontraram sinais indicando que uma delas havia decaído em um múon e um antimúon.
Os mésons decaem o tempo todo. Estas minúsculas partículas, menores que os átomos, surgem de colisões entre outras partículas e existem apenas brevemente antes de se transformarem em outras partículas. Os múons, por outro lado, são semelhantes aos elétrons encontrados nos átomos, mas cerca de 200 vezes mais pesados. Os cientistas estudam essas partículas e seus decaimentos para testar as previsões da física atual e procurar pistas sobre partículas desconhecidas.
O modelo padrão – uma espécie de bíblia da física de partículas – prevê que para cada 10 mil milhões de decaimentos de mesões B neutros, esta transformação ocorrerá uma vez. Por outras palavras, mesmo que os cientistas observassem 10 mil milhões destas partículas a decair, esperariam encontrar, em média, apenas um único múon e um único antimúon. Esta descoberta é a primeira vez que um experimento obtém evidências desse fenômeno, cujos detalhes os pesquisadores disponibilizaram em pré-impressão no arXiv.
“Os físicos têm perseguido esta decadência há mais de 40 anos”, disse Marco Santimaria, que co-liderou a equipa de análise internacional, num comunicado de imprensa do CERN. “É necessária extrema precisão para distinguir os múons do fundo esmagador.”
A extraordinária raridade deste processo explica porque foram necessárias décadas de investigação para chegar a esta descoberta. Mas as atualizações do Grande Colisor de Hádrons em 2024 também tornaram possível a observação desse fenômeno. A reformulação permitiu uma recolha de dados mais rápida e novas técnicas de aprendizagem automática permitiram aos investigadores “suprimir o vasto contexto de processos que, de outra forma, teriam inundado os sinais destes raros decaimentos de partículas de beleza”, como o CERN descreveu na sua declaração.
Esta decadência abre um novo caminho para investigar os limites do que os cientistas foram capazes de observar. Por enquanto, os resultados são consistentes com as previsões atuais da física, mas medições futuras poderão revelar fenómenos únicos do zeptoverso, que descreve a escala onde as distâncias são medidas em zeptómetros (equivalente a um quatrilionésimo de metro). Para colocar esta unidade em perspectiva, um átomo típico tem cerca de 100 bilhões de zeptômetros de diâmetro. Isso também se refere à diferença de tamanho entre você e uma das células da sua pele.
Além do zeptoverso encontram-se escalas ainda menores, como o comprimento de Planck, que é de cerca de 60 trilhão vezes menor que um zeptômetro e a menor unidade teoricamente possível em física. Os cientistas ainda não sabem se alguma coisa realmente existe nesse nível, mas geralmente acredita-se que a física como a conhecemos se desintegra completamente nessa escala. No entanto, se os cientistas conseguissem ter acesso a este micromundo, isso poderia ajudar-nos a compreender a primeira fracção infinitesimal de segundo após o Big Bang, quando todo o Universo tinha esse tamanho.
Mas, por enquanto, muito do que poderá acontecer permanece no domínio da especulação.
Esta história apareceu originalmente em WIRED em espanhol e foi traduzido do espanhol.
