Processo Subatômico Raro é Observado Pela Primeira Vez Por Cientistas do LHC Com Participação Brasileira

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Segue abaixo um artigo postado hoje (15/05) no site da “Agência FAPESP”, destacando que processo subatômico raro é observado pela primeira vez por cientistas do LHC com participação brasileira.

Duda Falcão

Notícias

Processo Subatômico Raro é Observado

Pela Primeira Vez Por Cientistas do LHC

Elton Alisson 

Agência FAPESP

15 de maio de 2015

(CERN)

Colaborações CMS e LHCb constatam transformação de

partículas elementares até então nunca vista. Pesquisa,

publicada na Nature, tem participação brasileira.

Pesquisadores das colaborações CMS e LHCb do Grande Colisor de Hádrons (LHC, na sigla em inglês), da Organização Europeia para Pesquisa Nuclear (CERN), na Suíça, anunciaram em um artigo publicado na revista Nature a observação, pela primeira vez, de um processo subatômico muito raro.

Eles constataram, por meio de análises conjuntas, que mésons B_s e B⁰ – partículas elementares pesadas e instáveis, produzidas apenas em colisões de alta energia, como as que ocorrem em aceleradores de partículas, como o LHC, ou pela interação de raios cósmicos no Universo – decaem (transformam-se espontaneamente) em dois múons – partículas atômicas ultraenergéticas.

O trabalho teve a participação de pesquisadores brasileiros vinculados ao Centro de Pesquisa e Análise de São Paulo (SPRACE), da Universidade Estadual Paulista (UNESP) e da Universidade Federal do ABC (UFABC), apoiado pela FAPESP; do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF); e da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ). O grupo de pesquisadores do SPRACE participa da colaboração CMS, do LHC.

“O estudo preciso de decaimentos raros, como dos mésons B_s e B⁰, é uma estratégia complementar para se investigar de forma indireta a possível existência de uma nova Física além do Modelo Padrão”, disse Sérgio Novaes, professor da UNESP e coordenador do Sprace, à Agência FAPESP.

Novaes explica que o Modelo Padrão da física de partículas – teoria que descreve as forças fundamentais forte, fraca e eletromagnética, bem como as partículas fundamentais que constituem toda a matéria – prevê que a probabilidade de os mésons B_s e B⁰ decaírem em múons é muito baixa, de cerca de quatro vezes para cada 1 bilhão de méson B_s e uma vez a cada 10 bilhões de méson B⁰ produzidos.

Uma diferença nas probabilidades de decaimento desses dois mésons possibilitaria a confirmação de teorias que vão além do Modelo Padrão, como a da supersimetria – teoria que prevê que para cada férmion (como quarks, elétrons e neutrinos) há um bóson correspondente, como o de Higgs – encontrado por pesquisadores do LHC em 2012.

Os experimentos realizados pelas colaborações CMS e LHCb, em que fizeram prótons de alta energia se colidirem para criar 1 trilhão de mésons B_s e B⁰, confirmaram predições do Modelo Padrão com grandes níveis de precisão.

“Os resultados combinados das observações das colaborações CMS e LHCb estão de acordo com as predições do Modelo Padrão e ajudam a eliminar ou restringir uma série de modelos que preveem taxas de decaimento mais elevadas do que as observadas”, disse Novaes.

Análise Conjunta

As duas colaborações realizaram suas observações entre 2011 e 2012 e anunciaram seus resultados individualmente para o decaimento de mésons B_s em julho de 2013.

Segundo Novaes, embora os resultados individuais estivessem em acordo, ambos estavam um pouco abaixo do nível de precisão estatística de 5 Sigma, historicamente exigido na área de Física de partículas para atestar o resultado de uma observação.

“Na Física das partículas, 5 Sigma indica 99,9994% de probabilidade de o resultado da medida estar correto e de que há uma chance em 1,75 milhão de se tratar de um desvio estatístico”, explicou.

A análise conjunta dos dados obtidos pelas duas colaborações, levando em conta as correlações e as incertezas, excedeu essa margem de confiança, atingindo 6.2 Sigma.

“Ambas as medidas realizadas pelas duas colaborações individualmente são compatíveis com o Modelo Padrão e permitem estabelecer restrições rigorosas em teorias que vão além dele”, destacam os autores no artigo.

“As medidas precisas das grandezas eletrofracas são uma forma indireta e complementar de se obter limites que predizem novas partículas pesadas”, afirmou Novaes.

As observações das duas colaborações foram feitas com energia de centro de massa do LHC entre 7 e 8 teraelétrons-volts (TeV).

O reinício das operações do LHC nas próximas semanas, registrando colisões com energia no centro de massa de 13 TeV e com feixes mais intensos de prótons, permitirá dobrar a produção de mésons B_s e B⁰ e, consequentemente, aumentar ainda mais a precisão das medidas das taxas de decaimento dessas partículas.

Além disso, possibilitará a retomada da busca direta por novas partículas pesadas que poderão ser produzidas no acelerador e desvendar qualquer sinal de novos fenômenos que vão além do Modelo Padrão, estimam os pesquisadores da área.

O artigo Observation of the rare Bs0 →µ+µ− decay from the combined analysis of CMS and LHCb data (doi: 10.1038/nature14474) pode ser lido em www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature14474.html.

Fonte: Site da Agência FAPESP