Não tão elementar…

Para qualquer um, exceto um físico, pode parece algo vindo de “Star Trek”. Mas a “universalidade de um Lepton” é algo real.

Isso tem a ver com o Modelo Padrão de Física de Partículas, que descreve e prediz o comportamento de todas as partículas e forças conhecidas, exceto a gravidade. Entre eles estão léptons carregados: elétrons, muões e taus.

O Modelo Padrão é um modelo teórico construído na década de 70 para descrever fenômenos que ocorrem no mundo das partículas elementares. Nele, a matéria é formada de partículas elementares de grupo chamado férmions, incluindo quarks (up, down, strange, charm, bottom e top) e outro chamado léptons (elétrons, múons, taus e seus neutrinos associados). No Modelo, existem também partículas de antimatéria, associadas às suas respectivas partículas de matéria. Os bósons intermediários são responsáveis por transportar forças entre férmions: os fótons são os portadores de forças eletromagnéticas, oito tipos de glúons são portadores de forças fortes, e os bósons W +, W- e Z0 são responsáveis por transportar forças fracas. O bóson de Higgs recentemente descoberto no LHC dá a massa de partículas (todas elas exceto glúons e fótons).

Uma suposição fundamental do Modelo Padrão é que as interações dessas partículas elementares são as mesmas apesar de suas diferentes massas e vidas. Essa é a universalidade de um Lépton. Testes de precisão que compararam processos envolvendo elétrons e múons não revelaram nenhuma violação definitiva dessa suposição, mas estudos recentes da massa alta tau lépton produziram observações que desafiam a teoria.

O tau é um lépton carregado, como o elétron e o múon, só que muito mais pesado.

Modelo Padrão da Física de Partículas (Créditos: Wikipedia)

Uma nova revisão dos resultados de três experiências aponta para a forte possibilidade de que a universalização de um Lépton – e talvez, em última análise, do Modelo Padrão – possa ter que ser revisada. As descobertas de uma equipe de físicos internacionais, incluindo o estudante pós-doutorado em UC Santa Barbara, Manuel Franco Sevilla, aparecem na revista Nature.

“Como parte da minha tese de doutorado em Stanford, que foi baseada em trabalhos anteriores realizados na UCSB pelos professores Jeff Richman e Michael Mazur, vimos a primeira observação significativa de algo além do Modelo Padrão no experimento BaBaR realizado no SLAC National Accelerator Laboratório”, disse Manuel Franco Sevilla. Isso foi significativo, mas não definitivo, acrescentou, observando que resultados semelhantes foram vistos em experimentos mais recentes realizados no Japão (Belle) e na Suíça (LHCb). De acordo com Franco Sevilla, os três experimentos, juntos, demonstram um resultado mais forte que desafia a universalidade do Lépton ao nível de quatro desvios-padrão, o que indica uma certeza de 99,95%.

BaBaR, que significa detector B-Bbar (anti-B), e o Belle no Japão foram realizadas em “fábricas B”. Essas colisões de partículas são projetadas para produzir e detectar mésons B – partículas instáveis ​​que resultam quando partículas poderosas colidem – para que suas propriedades e comportamento possam ser medidos com alta precisão em um ambiente limpo. O LHCb (Large Hadron Collider b) forneceu um ambiente de energia superior que produziu mais rapidamente mésons B e centenas de outras partículas, tornando a identificação mais difícil.

No entanto, os três experimentos, que mediram os índices relativos de decaimentos do méson B, apresentaram resultados notavelmente similares. As taxas de decaimento envolvendo o tau pesado do lepton, em relação às que envolvem leptons leves – elétrons ou muões – foram maiores que as previsões do Modelo Padrão.

Uma confirmação desses resultados apontaria para novas partículas ou interações e poderia ter implicações profundas para a compreensão da física de partículas. “Não temos certeza do que a confirmação desses resultados significará a longo prazo”, disse Franco Sevilla. “Primeiro,precisamos ter certeza de que eles são verdadeiros e então precisaremos de experimentos auxiliares para determinar o significado”.

Traduzido e adaptado de: Eurekalert!