A “Máquina do Diabo” gerou a misteriosa Partícula X
A misteriosa partícula, que foi batizada de ” Partícula X ” revelará informações sobre os primeiros momentos do Universo.
Ela foi detectada no Grande Colisor de Hádrons(Large Hadron Collider – LHC); o maior acelerador de partículas do mundo, construído pela Organização Europeia para Pesquisa Nuclear (CERN).
O acelerador de prótons rem forma de donut com um diâmetro de 27 quilômetros do Large Hadron Collider (LHC) é uma supermáquina ou “máquina do diabo”, como alguns chamam.
Representantes de 100 países, mais de 10 mil cientistas e especialistas, participaram da criação do LHC e dos experimentos subsequentes.
E agora, cientistas do Laboratório de Física Nuclear do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) anunciaram a descoberta da partícula X, uma partícula de natureza e estrutura desconhecidas que apareceu no decorrer de um experimento que recriou os primeiros momentos da existência de o universo.
A equipe de cientistas detectou uma misteriosa partícula primordial desde o início dos tempos. Cerca de 100 das partículas “X” de vida curta, assim chamadas por causa de suas estruturas desconhecidas, foram detectadas pela primeira vez em meio a trilhões de outras partículas dentro do Large Hadron Collider (LHC).
A descoberta, que cita uma publicação na revista Physical Review Letters em seu release, impressiona não só pela essência, mas pelo número de autores – são mais de quinhentos deles em mais de uma centena de instituições científicas em diferentes países.
O LHC criou o chamado plasma quark-gluon, uma “substância” incrivelmente quente – até 10 trilhões de graus – uma protomatéria ou “sopa” na expressão figurativa dos físicos, que, supostamente, foi o Universo nascente no primeiro momento da vida – 10 a menos 11 segundos após o Big Bang – antes mesmo que prótons, nêutrons e átomos fossem formados nele.
Essas partículas X, que provavelmente existiram nas menores frações de segundo após o Big Bang, foram detectadas dentro de uma sopa turbulenta de partículas elementares chamada plasma quark-gluon, formada no LHC pela desintegração de íons de chumbo.
Ao estudar as partículas primordiais X com mais detalhes, os cientistas esperam construir a imagem mais precisa até agora das origens do universo.
Em busca das origens do universo Yen-Jie Lee, membro da colaboração CERN CMS e físico de partículas experimental do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), disse em um comunicado:
“Este é apenas o começo da história. Mostramos que podemos encontrar um sinal. Nos próximos anos, queremos usar o plasma quark-gluon para sondar a estrutura interna da partícula X, o que pode mudar nossa visão de que tipo de material o universo foi produzido.”
Os cientistas traçam as origens das partículas X até alguns milionésimos de segundo após o Big Bang, quando o universo era uma sopa de plasma superaquecida de trilhões de graus repleta de quarks e glúons, partículas elementares que logo esfriaram e se combinaram em prótons mais estáveis e nêutrons que conhecemos hoje.
Pouco antes desse resfriamento rápido, uma pequena fração dos glúons e quarks colidiu, coalescendo para formar partículas X de vida muito curta.
Os pesquisadores não sabem como as partículas elementares são configuradas para formar a estrutura das partículas X.
Mas se os cientistas puderem descobrir isso, eles terão uma melhor compreensão dos tipos de partículas que eram abundantes durante os primeiros momentos do universo.
Como ocorreu a detecção da “Partícula X”?
Para recriar as condições de um universo em sua infância, os pesquisadores do LHC dispararam átomos de chumbo carregados positivamente uns contra os outros em alta velocidade, esmagando-os para produzir milhares de partículas a mais em uma explosão momentânea de plasma que lembra a sopa primordial caótica do universo.
Essa era a parte fácil…
A parte difícil foi peneirar dados de 13 bilhões de colisões de íons frontais para encontrar as partículas X.
“Teoricamente falando, há tantos quarks e glúons no plasma que a produção de partículas X deveria ser potencializada. Mas as pessoas pensaram que seria muito difícil procurá-los, porque existem muitas outras partículas produzidas nesta sopa de quarks.”
Mas os pesquisadores tinham uma pista útil para trabalhar.
Embora os físicos de partículas não conheçam a estrutura da partícula X, eles sabem que ela deve ter um padrão de decaimento muito diferente, porque as partículas “filhas” que ela produz devem se separar em ângulos muito diferentes daqueles produzidos por outras partículas.
Esse conhecimento permitiu que os pesquisadores produzissem um algoritmo que detectava os sinais indicadores de dezenas de partículas X.
Jing Wang, física do MIT e coautora da pesquisa, disse em um comunicado:
“É quase impensável que possamos extrair essas 100 partículas desse enorme conjunto de dados. Toda noite eu me perguntava, isso é realmente um sinal ou não? E, no final, os dados disseram que sim!”
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Agora que os pesquisadores identificaram a assinatura da partícula X, eles podem determinar sua estrutura interna. Prótons e nêutrons são compostos de três quarks fortemente ligados, mas os pesquisadores acreditam que a partícula X será completamente diferente.
No mínimo, eles sabem que a nova partícula contém quatro quarks, mas não sabem como eles estão ligados. A nova partícula pode compreender quatro quarks igualmente fortemente ligados, tornando-se uma partícula exótica chamada tetraquark, ou dois pares de quarks, chamados mésons, frouxamente ligados.
Lee acrescentou:
“Atualmente, nossos dados são consistentes com ambas [estruturas] porque ainda não temos estatísticas suficientes. Nos próximos anos, levaremos muito mais dados para poder separar esses dois cenários. Isso ampliará nossa visão dos tipos de partículas que foram produzidas em abundância no início do universo.”
Enquanto isso, os físicos não vão parar por aí, mesmo que não consigam nada significativo a partir deste ponto. O CERN planeja construir o Future Circular Collider – FCC, onde os cientistas pretendem continuar trabalhando depois que o LHC esgotar suas capacidades.
O FCC estará localizado em um túnel subterrâneo de 100 quilômetros de anel, que será colocado ao lado do anel de 27 quilômetros do LHC.
Os resultados da pesquisa foram publicados na revista Physical Review Letters.
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