Novas evidências de anomalia de antimatéria

O Big Bang criou muita coisa – juntamente com a mesma quantidade de antimatéria, que eliminou tudo e levou o universo a um fim inoportuno. Isso é o que a física teórica nos diz – embora as coisas claramente não funcionassem dessa maneira. Agora os resultados de um colisor de partículas dos EUA estão fornecendo novas evidências para uma diferença sutil nas propriedades da matéria e antimatéria que podem explicar como o universo inicial sobreviveu.

A primeira evidência de uma diferença entre matéria e antimatéria foi encontrada na década de 1960 na decadência de partículas chamadas káons neutras, o que levou à concessão de um Prêmio Nobel de Física. Em 2001, aceleradores de partículas nos Estados Unidos e no Japão encontraram mais evidências de uma diferença nas partículas chamadas mésons B. Então, no ano passado, no Grande Colisor de Hádrons (conhecido pela sigla em inglês LHC) do CERN, na Suíça, evidências foram encontradas em um terceiro sistema, o méson D, mas não havia dados suficientes para descartar um acidente estatístico. Os novos resultados – que provêm do Detector de Collider no experimento de Fermilab (CDF), perto de Chicago – ainda não são evidências conclusivas, mas trazem as chances de um risco para cerca de um em cada 10.000. “Tenho certeza de que, em alguns dias, todos no campo sentirão muito mais confiança de que isso realmente é real”, diz Giovanni Punzi, porta-voz do experimento da CDF.

Se a matéria e a antimatéria não são opostos exatos, isso pode explicar por que o universo ainda existe. Créditos: Fermi National Laboratory.

Os físicos há muito suspeitam que uma diferença nas propriedades da matéria e antimatéria é a chave para a sobrevivência do universo inicial. Essa diferença – tecnicamente conhecida como violação carga-paridade (CP) – permitiria que a matéria normal prevalecesse sobre a antimatéria, de modo que a matéria normal pudesse continuar a formar todas as coisas que vemos no universo hoje.

Para testemunhar a violação CP, físicos estudam partículas para ver se há alguma diferença na taxa de decaimento entre partículas normais e suas antipartículas. A teoria aceita das partículas elementares, o modelo padrão, permite um baixo nível de violação CP, incluindo a revelada nas descobertas da década de 1960 e 2000, mas não o suficiente para explicar a prevalência da matéria normal. Então, os pesquisadores tentaram encontrar casos em que a violação CP é maior.

O detector LHCb no CERN e a CDF no Fermilab são dois desses experimentos. Eles rastreiam os caminhos das partículas mésons D0 e suas antipartículas. Estes podem decair em pares de píons ou káons, e ao contar esses produtos de decaimento, as equipes LHCb e CDF podem calcular a diferença nas taxas de decaimento entre as partículas D0 e as antipartículas.

A equipe do LHCb informou que as taxas de decaimento diferiram 0,8% – algumas vezes o montante que o modelo padrão geralmente deve permitir, e talvez o suficiente para ajudar a explicar a origem da prevalência da matéria em relação à antimatéria. Infelizmente, a medida não foi muito precisa: a significância estatística foi de cerca de 3 sigma, o que significa que havia uma chance aleatória em 100 nos dados.

Os últimos resultados da CDF diminuíram drasticamente as chances de um acaso. Eles apontam para violação CP no nível de 0,6%, com significância estatística de 2,7 sigma. Combinado com os resultados anteriores do LHCb, os resultados da CDF trazem o significado de cerca de 3,8 sigma – ou aproximadamente uma chance em 10.000 que a violação CP seja uma chance aleatória.

Os resultados não podem ser reivindicados como uma descoberta de boa fé, o que requer uma significância estatística de 5 sigma – ou a chance de ser aleatório em menos de um em um milhão. Ainda assim, os físicos de partículas estão entusiasmados. “Nós ainda não podemos dizer com certeza que é violação CP”, diz Angelo Carbone, um membro da colaboração LHCb, “Mas está perto”.

Paul Harrison, físico experimental de partículas da Universidade de Warwick no Reino Unido, diz que o padrão de 5 sigma é importante porque ajuda a evitar vieses que surgem em distribuições estatísticas desequilibradas. Mas ele acha que é reconfortante que os resultados sejam provenientes de duas experiências independentes. “Eu não esperaria um erro nas experiências neste momento”, diz ele. “Esses caras são pessoas sérias… Eles sabem o que estão fazendo”.

Para ver se a significância estatística pode ser melhorada em direção a 5 sigma, os espectadores terão que esperar mais alguns meses, até que a equipe do LHCb examine o resto de seus dados. Mas, mesmo que a violação CP se torne real, há a questão de saber se é “física nova” – em outras palavras, se o modelo padrão atual pode explicá-lo.

O teórico de partículas Sebastian Jaeger, da Universidade de Sussex, no Reino Unido, acha que a resposta é incerta porque ninguém tem certeza de quão longe o modelo padrão pode ser empurrado. “A questão principal é que a [violação] CP é difícil de quantificar – é bastante desafiador, do ponto de vista teórico, fazer uma previsão para isso… Portanto, mesmo que o significado se torne 5 ou 10 sigma, o modelo padrão ainda não pode ser descartado “.

Matéria originalmente traduzida de Science Magazine

Sanderson Calixto

Sanderson Calixto

Biólogo com ênfase em Biologia Celular e Saúde e mestrando em Biociências e Biotecnologia pela Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro - UENF. Possui experiência na área de Imunofarmacologia de Produtos Naturais com ênfase na avaliação da atividade anti-inflamatória e antimicobacteriana.
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Biólogo com ênfase em Biologia Celular e Saúde e mestrando em Biociências e Biotecnologia pela Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro - UENF. Possui experiência na área de Imunofarmacologia de Produtos Naturais com ênfase na avaliação da atividade anti-inflamatória e antimicobacteriana.

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