Cientistas do Large Hadron Collider beauty (LHCb) anunciaram a descoberta de uma nova partícula, batizada de pentaquark.
© CERN (ilustração de uma partícula pentaquark)
A ilustração acima mostra um pentaquark de uma configuração possível de quarks composta por dois quarks up, um quark down, um quark charm e um antiquark charm.
O LHCb é um dos detectores de partículas construídos no acelerador LHC no European Organization for Nuclear Research (CERN), um acelerador de partículas gigantesco que fica na fronteira entre a França e a Suíça.
O LHCb é um experimento desenvolvido para medidas precisas da violação da simetria CP e decaimentos raros de mésons com o quark bottom ou sua antipartícula.
A simetria CP, é uma simetria quase exata das leis da natureza sobre o efeito do transformação entre partículas em antipartículas, a assim chamada conjugação de Carga, e a inversão das coordenadas espaciais, a Paridade, como por exemplo um elétron de spin-up transformando-se num pósitron de spin-down.
A ideia da simetria CP surgiu quando da descoberta da violação da paridade em certas reações de radioatividade nos anos 1950, mas só foi realmente estabelecida em 1964 quando a interação fraca violava esta simetria.
A primeira previsão da existência do pentaquark foi feita na década de 1960, mas, assim como o Bóson de Higgs, os cientistas não conseguiram detectar o pentaquark durante décadas.
Em 1964, dois físicos, Murray Gell-Mann e George Zweig, propuseram, separadamente, a existência de partículas subatômicas conhecidas como quarks.
Esta teoria afirmava que as propriedades mais importantes de partículas conhecidas como bárions e mésons poderiam ser melhor explicadas se elas fossem formadas por partículas ainda menores. Zweig chamou estas partículas menores de "ases", um nome que não ficou muito popular. Gell-Mann as chamou de "quark", o nome pelo qual elas são conhecidas hoje.
O modelo proposto pelos cientistas também permitiu a descoberta de outros estados dos quarks, como o pentaquark. Esta partícula, que anteriormente tinha uma concepção puramente teórica, é composta de quatro quarks e um antiquark. Isto é equivalente à descoberta de uma nova forma de matéria.
Durante a primeira década dos anos 2000, várias equipes de cientistas alegaram ter detectado os pentaquarks, mas estas descobertas foram questionadas por outros experimentos.
"Existe uma história e tanto com os pentaquarks, por isso estamos sendo muito cuidadosos ao apresentar esta pesquisa," afirmou Patrick Koppenburg, físico coordenador do LHC no CERN.
"É só a palavra 'pentaquark', que parece ser amaldiçoada de alguma forma, pois foram feitas muitas descobertas que, em seguida, foram superadas por novos resultados que mostravam que as anteriores eram flutuações, e não sinais verdadeiros (da existência da partícula)," acrescentou.
Os físicos estudaram a forma como uma partícula subatômica, a Lambda b, se transformou em outras três partículas dentro do LHC. A análise revelou que estados intermediários estavam envolvidos, em algumas ocasiões, na produção das três partículas. Estes estados intermediários foram denominados de Pc+(4450) e Pc+(4380).
"Examinamos todas as possibilidades para estes sinais e concluímos que eles só podem ser explicados pela existência dos estados de matéria pentaquark," afirmou o físico do LHC Tomasz Skwarnicki, da Universidade de Syracuse, nos Estados Unidos.
Experiências anteriores tinham medido apenas a chamada distribuição de massa, na qual um pico estatístico pode aparecer contra o ruído de fundo, um possível sinal da existência de uma nova partícula.
Mas, o colisor permitiu que os pesquisadores analisassem os dados de outras perspectivas, principalmente os quatro ângulos definidos pelas direções diferentes das trajetórias das partículas dentro do LHC.
"Não tem como o que vimos ser devido a qualquer outra coisa que não a adição de uma nova partícula que não tinha sido observada antes," disse Koppenburg.
"O pentaquark não é apenas uma nova partícula qualquer. Representa uma forma de agregar quarks, os principais componentes dos prótons e nêutrons comuns, em um padrão que nunca foi observado antes em mais de 50 anos de buscas experimentais", afirmou Guy Wilkinson, porta-voz do LHC.
Estudar suas propriedades pode permitir uma melhor compreensão de como a matéria comum, os prótons e nêutrons, são constituídos.
O Grande Colisor de Hádrons foi ligado novamente em abril depois de um desligamento que durou dois anos para completar um programa de reparos e atualizações, efetuando colisões com energia de 13 TeV ((teraelétrons-volt ou trilhões de elétrons-volt).
Um artigo foi divulgado na revista especializada Physical Review Letters.
Fonte: CERN
