Partícula exótica formada no início do universo é detectada pela primeira vez

Partícula exótica formada no início do universo é detectada pela primeira vez

Por Daniele Cavalcante | Editado por Patrícia Gnipper | 25 de Janeiro de 2022 às 08h45
Gerd Altmann/Pixabay

Pela primeira vez, foram detectadas partículas exóticas conhecidas como partículas X, no Grande Colisor de Hádrons (LHC). Os pesquisadores obtiveram esse resultado ao analisar dados de uma “sopa primordial” de quark-glúon, que simula as condições do universo logo após o Big Bang

Desde a década de 1980, os cientistas usam aceleradores de partículas para testar um dos modelos que descrevem o que ocorreu na época do Big Bang. Essa ideia prevê que, durante os primeiros 20 a 30 microssegundos de existência do universo, um plasma formado por quarks e glúons se espalhou rapidamente.

Detectando as partículas X

Esse plasma de quark-glúon era superaquecido a trilhões de graus, mas não durou muito tempo porque essas partículas colidiam, se combinaram e se separavam novamente, em diferentes configurações, formando outros tipos de partículas que decaíam rapidamente.

Ainda não se sabe muito sobre essas partículas geradas no plasma primordial, mas a nova pesquisa deu um passo em direção à melhor compreensão desses processos. Ao colidir átomos de chumbo carregados positivamente em uma execução do LHC em 2018, os cientistas detectaram milhares de novas partículas.

No total, foram cerca de 13 bilhões de colisões, cada uma com uma chuva de dezenas de milhares de partículas resultantes. Para estudar uma quantidade tão densa de dados, os pesquisadores criaram um algoritmo capaz de reconhecer os padrões característicos de partículas — especificamente o decaimento das partículas X.

Mapa da história do universo; a partícula X surge durante a terceira época (Imagem: Reprodução/CERN)

Como resultado, o algoritmo identificou um sinal em uma massa específica que indicou a presença de cerca de 100 partículas X. Embora seja um número pequeno, é empolgante que os cientistas conseguiram um método de identificar essa partícula exótica em um conjunto de dados tão robusto.

Ainda é cedo para sabermos mais sobre a estrutura das partículas X, mas agora será mais fácil encontrar essas assinaturas em futuras execuções no LHC. Existem algumas propostas para a composição das partículas X — talvez ela seja formada por tetraquark (quatro quarks fortemente ligados), ou um novo tipo de partícula fracamente ligada, feita de dois mésons, cada um contendo dois quarks.

Se a partícula X for composta por tetraquarks, seu decaimento será mais lento que no segundo caso. Os cientistas esperam que essa informação teórica seja útil ao analisar a assinatura e o comportamento das partículas X no plasma quark-glúon do LHC. A pesquisa foi publicada na Physical Review Letters.

Fonte: MIT; Via: ScienceAlert

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