Reiniciando o Grande Colisor de Hádrons e buscando uma quinta força da natureza | Grande Colisor de Hádrons

o Grande Colisor de Hádrons O (LHC) será retomado na sexta-feira após um hiato de três anos, e espera-se que resolva uma questão científica sobre se uma anomalia misteriosa pode indicar a existência de uma quinta força fundamental da natureza.

resultados intrigantes mencionei no ano passado Ele reacendeu as esperanças de que o colisor de 32 quilômetros pudesse fazer uma segunda grande descoberta, mais de uma década depois. Bóson de Higgs.

“Estamos entrando nesta corrida com mais otimismo sobre a possibilidade de uma revolução”, disse o Dr. Mitch Patel, físico de partículas do Imperial College London, cuja equipe foi responsável pela pesquisa no ano passado.

Até agora, tudo o que foi descoberto no LHC – incluindo o Higgs – está de acordo com o chamado Forma padrão. Esta tem sido a teoria orientadora da física de partículas desde a década de 1970, mas é conhecida por ser incompleta porque não consegue explicar alguns dos mistérios mais profundos da física, como a natureza da matéria escura.

Mas, Dados coletados no experimento LHCb.um dos quatro detectores de partículas massivas no Cern, na Suíça, que parece mostrar partículas se comportando de uma maneira que não pode ser explicada pelo Modelo Padrão.

O experimento analisou o decaimento de partículas chamadas quarks de beleza, que devem decair em uma taxa igual em elétrons e seus primos mais pesados, múons. No entanto, os quarks de beleza parecem ser 15% menos múons, indicando que um fator desconhecido – potencialmente uma nova força – estava derrubando a balança. Dois dos principais candidatos incluem partículas hipotéticas portadoras de força chamadas leptoquarks, ou Z primos.

“As apostas são muito altas”, disse Patel. “Se confirmarmos isso, será uma revolução do tipo que nunca vimos – certamente na minha vida. Você não quer estragar tudo.”

Antes de fechar o LHC para promoção em 2018, a equipe coletou dados suficientes para indicar que as chances eram de aproximadamente mil para um resultado que ocorresse por acaso. Mas o padrão-ouro para a física de partículas é muito mais rigoroso com um nível de confiança de 3,5 metros, o que significa que mais dados são necessários antes que a descoberta seja anunciada. Há também uma longa possibilidade de que alguma falha experimental desconhecida possa explicar os resultados.

“Quando você mostra esse resultado para os físicos de partículas, o primeiro instinto deles é: ‘Vocês erraram’, em vez de uma nova força da natureza”, disse Patel. “Nós, físicos, gostamos de estar acima da certeza e sair do outro lado.”

No ano passado, a expectativa aumentou com dicas mais intrigantes de física além do Modelo Padrão visto em outros experimentos, incluindo os recentes. Resultados inexplicáveis ​​do Fermilab nos Estados Unidos.

“Parece haver um conjunto de filamentos soltos agora”, disse o professor John Butterworth, da University College London, que está trabalhando no experimento Atlas do Large Hadron Collider. “Isso me fez começar a pensar que poderia haver algo ao alcance desta corrida ou da próxima rodada.”

Se o LHC falhar em detectar uma nova ciência além do Modelo Padrão, disse Butterworth, isso não representaria uma falha, mas deixaria o campo “um pouco em um dilema” sobre onde devemos olhar em seguida.

A terceira rodada deve durar até 2026, após uma atualização que incluiu a instalação de ímãs poderosos adicionais projetados para comprimir prótons dentro do colisor em feixes mais finos e densos. Isso aumentará a taxa de colisões de partículas dentro do acelerador, o que significa que os cientistas poderão monitorar eventos raros com maior precisão.

“O potencial para descobrir novas ideias ainda é muito grande”, disse Ashutosh Kotwal, físico de partículas experimental da Duke University nos EUA e copresidente de um grupo de pesquisa sobre o experimento Atlas do Grande Colisor de Hádrons. que os dados que coletamos até agora são apenas um décimo do total. O que planejamos. É muito cedo para desanimar.”