LHC observa decaimentos raros com alta precisão pela primeira vez
Cientistas do Large Hadron Collider (LHC) anunciaram nesse mês de maio a observação, com altíssima precisão, de um fenômeno extremamente raro: o decaimento de mésons B0s e B0 em dois múons. Esses mésons podem decair de várias maneiras diferentes, e as probabilidades desses decaimentos específicos são de cerca de 1 para cada 250 milhões de mésons B0s produzidos e de 1 para cada 10 bilhões de mésons B0. A análise dos dados foi feita por pesquisadores do CMS (Compact Muon Solenoid) e LHCb (Large Hadron Collider beauty), e teve a participação do Centro de Pesquisa e Análise de São Paulo (SPRACE), que faz parte da colaboração CMS.
Leia o artigo, publicado na revista científica Nature, clicando aqui.
“Foi a primeira vez que conseguimos observar o decaimento de Bs com uma significância estatística maior do que 6 sigmas, o que equivale a uma probabilidade de apenas uma parte em um bilhão do resultado não ser real”, explica Sérgio Novaes, coordenador do SPRACE. “A observação está de acordo com as previsões do Modelo Padrão e é importante porque pode ajudar a descartar ou restringir modelos de Física além do Modelo Padrão que preveem taxas de decaimento diferentes”.
As observações foram feitas entre 2011 e 2012, durante a primeira fase de experimentos do LHC. Esse ano o acelerador foi ligado novamente para uma segunda etapa e começará a coleta de dados nos próximos meses, dessa vez com uma energia de 13 TeV – um aumento de 5 TeV em relação à energia máxima da primeira fase.
“Com energias e luminosidades maiores, poderemos fazer medidas ainda mais precisas”, diz Novaes. “O LHC irá procurar por novas partículas e poderá testar até onde o Modelo Padrão se mantém válido”.
Diagramas relacionados ao decaimento dos mésons analisados; o item c) não é permitido pelo Modelo Padrão
Além do Modelo Padrão
“O Modelo Padrão não consegue explicar tudo”, diz Eduardo Pontón, pesquisador do ICTP-SAIFR. “Não sabemos, por exemplo, do que a matéria escura é feita e por que há um grande desequilíbrio na proporção entre matéria e anti-matéria na constituição do nosso universo. Observações do LHC, como essa, ajudam a estabelecer novas fronteiras para o Modelo Padrão e novos limites para teorias que vão além dele e tentam explicar esses fenômenos”.
Um dos alvos de pesquisa de Pontón são os modelos de Higgs Composto. De acordo com essas teorias, o Bóson de Higgs não é uma partícula elementar, ou seja, é composto por outras subpartículas. “Até hoje essa é a única partícula elementar observada na natureza que possui spin 0, o que faz com que a teoria funcione apenas em parâmetros muito específicos”, diz ele. “O Modelo do Higgs Composto ajuda a esclarecer essa questão, entre outras”.
Além do estudo aprofundado sobre as propriedades do Bóson de Higgs, também estão entre os objetivos desta segunda fase de experimentos do LHC a busca por novas partículas e por observações que fujam às previsões do Modelo Padrão. O SPRACE não apenas continuará a atuar na análise e armazenamento de dados como buscará aumentar seu papel na colaboração CMS.
“Estamos iniciando um projeto de instrumentação, para o aprimoramento de detectores utilizados pelo CMS”, diz Novaes. “No passado, não conseguíamos observar certos fenômenos porque não tínhamos equipamentos suficientemente potentes. Agora nós temos o LHC funcionando com energias que nos permite estudar fenômenos em escalas cada vez maiores. Temos pela frente o fantástico desafio de explorar o desconhecido”.