ciência

Partícula subatômica é vista oscilando entre matéria e antimatéria

128views
Com dados do LHC, cientistas observaram méson charme oscilando entre partícula e antipartícula (Foto: Maximilien Brice/CERN)
Com dados do LHC, cientistas observaram méson charme oscilando entre partícula e antipartícula (Foto: Maximilien Brice/CERN)

Pesquisadores da Universidade de Oxford, no Reino Unido, registraram pela primeira vez a oscilação do méson charmoso — uma partícula subatômica — entre matéria e antimatéria. Isto é, eles provaram que esse tipo de partícula, de tamanho menor que o de um átomo, é capaz de se transformar em uma partícula de carga elétrica oposta e depois retornar às suas características originais. Os dados utilizados foram coletados pelo Grande Colisor de Hádrons (LHC, na sigla em inglês), localizado na Suíça.

Há mais de uma década os cientistas já tinham conhecimento de que o méson charmoso, que contém um quark e um antiquark, tinha o potencial de ser uma mistura entre ele mesmo e sua antipartícula. Agora eles observaram que esse méson pode oscilar espontaneamente entre os dois estados. A descoberta foi divulgada no início de junho e submetida ao periódico Physical Review Letters para revisão por pares, mas o artigo já está disponível no site arXiv.

A oscilação está relacionada ao conceito conhecido como superposição quântica, que afirma ser possível uma partícula estar simultaneamente em dois ou mais estados quânticos. A partir desse fenômeno surgem duas partículas, cada uma com sua própria massa, o que permite que o méson oscile de um estado para o outro.

Paredes M1 e M2 do detector de múons do LHC (Foto: CERN)
Paredes M1 e M2 do detector de múons do LHC (Foto: CERN)

O maior desafio para alcançar o resultado foi acompanhar a velocidade da variação. “O que torna essa descoberta de oscilação na partícula méson charmoso tão impressionante é que, ao contrário dos beauty mésons, a oscilação é muito lenta e, portanto, extremamente difícil de medir dentro do tempo de decaimento do méson”, explica Guy Wilkinson, que liderou a equipe de pesquisa, em comunicado.

Isso quer dizer que a mudança de estado acontece de maneira tão vagarosa que a maioria das partículas vai se deteriorar antes que a oscilação de fato aconteça. Felizmente, as técnicas do LHC juntaram dados precisos o suficiente. “Pequenas medições como esta podem nos dizer grandes coisas sobre o Universo que não esperávamos”, diz Mark Williams, da Universidade de Edimburgo, na Escócia.

Além do méson charmoso, a ciência conhece apenas outros três tipos de partículas que conseguem se transformar em suas antipartículas. Os chamados strange mésons e beauty mésons são dois deles, verificados nas décadas de 1960 e 1980, respectivamente. A terceira, strange-beauty méson, teve uma oscilação medida semelhante à do méson charmoso em 2006.

Agora os pesquisadores pretendem entender o processo de oscilação em si, com objetivos de desvendar o mistério da assimetria matéria-antimatéria, e se as transições são influenciadas por partículas não previstas no Modelo Padrão da física de partículas.

Galileu