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Poderia uma ‘partícula X17’ sugerir uma quinta força no universo?

A partícula X17 pode ajudar a explicar a matéria escura, a substância misteriosa que se acredita ser responsável por grande parte da massa do Universo. Pode ser uma “quinta força” além das quatro explicadas no Modelo Padrão da física.

É o quarteto mais importante da ciência. Até onde alguém foi capaz de provar, o universo é governado por quatro “forças fundamentais” – gravidade , eletromagnetismo, a força forte e a força fraca. Talvez eles não estejam sozinhos. Em 2015, uma equipe húngara liderada pelo físico Attila Krasznahorkay teria descoberto novas evidências de uma quinta força fundamental — algo até então desconhecido pela ciência.

O grupo carregou outro artigo sobre o assunto no arXiv (um banco de dados de pesquisa) em 23 de outubro de 2019. Embora muitos cientistas estejam céticos em relação a essas descobertas, a pesquisa nos dá a oportunidade de falar sobre as principais forças que todos consideramos certas.

Os Quatro Fabulosos

As forças fundamentais são irredutíveis, o que significa que não podem ser decompostas em outras forças mais básicas. Esses são os fenômenos centrais por trás de todos os outros tipos conhecidos de interação física. Por exemplo, o atrito, a tensão e a elasticidade são todos derivados do eletromagnetismo .

E o que é isso, você pergunta? O eletromagnetismo é uma força que afeta todas as partículas carregadas positiva e negativamente . Aqueles com cargas opostas se atraem, enquanto aqueles com cargas “semelhantes” se repelem. Este princípio não apenas mantém os ímãs na geladeira, mas também é a razão pela qual os objetos sólidos são capazes de manter suas formas.

Comparada ao eletromagnetismo, a gravidade é bastante fraca. Surpreendentemente, é na verdade o mais fraco dos quatro fundamentos – incluindo a chamada “força fraca”. (Chegaremos a isso daqui a pouco.) Por enquanto, vamos nos voltar para a força forte de nome apropriado . É isto que mantém os núcleos atómicos unidos, apesar dos seus protões carregados, que estão constantemente a tentar escapar.

Por último, mas não menos importante, existe a força fraca (também conhecida como “interação fraca”). Ao transformar partículas, facilita a datação radiométrica, um processo que os cientistas usam para determinar as idades de fósseis e artefatos. Ah, e você sabia que a força fraca alimenta o sol ? É uma grande coisa isso.

Entendendo tudo

Os cientistas têm uma teoria que descreve bem três dessas forças. Conhecido como Modelo Padrão da física, é composto de diversas medidas e fórmulas matemáticas. Também divide as partículas elementares em categorias e subcategorias.

“O Modelo Padrão (SM) da física é a estrutura atual para descrever o mundo subatômico em todas as energias”, disse o físico do MIT Richard Milner por e-mail. “Foi desenvolvido após a Segunda Guerra Mundial e conto pelo menos 18 Prémios Nobel de Física desde 1950 que foram atribuídos por contribuições para o seu desenvolvimento.”

Como todas as boas teorias, o Modelo Padrão previu com precisão numerosos avanços científicos, incluindo a descoberta da esquiva partícula do bóson de Higgs em 4 de julho de 2012.

No entanto, não responde a todas as perguntas. O Modelo Padrão não oferece nenhuma explicação para a gravidade e não aproximou os cientistas da compreensão da matéria escura , um ingrediente misterioso que constitui cerca de 27% do nosso universo.

A caça à partícula X17

É aqui que Krasznahorkay e companhia entram. Durante um experimento de 2015 no Instituto de Pesquisa Nuclear da Academia Húngara de Ciências , eles observaram átomos excitados de berílio-8 decairem dentro de um acelerador de partículas . Normalmente, esse processo libera luz — que posteriormente é convertida em elétrons e pósitrons (espécie de partícula subatômica com carga positiva).

Com certeza, foi isso que aconteceu. Mas então as coisas ficaram interessantes. Normalmente, o Berílio-8 decai de forma previsível, mas um número estranhamente elevado destes eletrões e pósitrons repeliram-se num ângulo de 140 graus.

Para explicar o excedente, a equipe de Krasznahorkay argumentou que uma partícula nunca antes vista se formou à medida que os átomos decaíam. Pelos seus cálculos, este corpo subatômico teórico teria uma massa de cerca de 17 milhões de elétron-volts. Eles foram em frente e a chamaram de partícula “X17” .

Agora, o X17 está mais uma vez virando notícia. Recentemente, os mesmos cientistas húngaros detectaram uma anomalia em amostras em decomposição de Hélio-4. De acordo com o artigo arXiv, um excedente imprevisto de pósitrons e elétrons foi liberado – possivelmente porque outra partícula X17 foi criada.

Se esta partícula misteriosa existir, pode ser algo muito especial. Talvez – apenas talvez – seja um bóson portador recém-descoberto.

Caso não encerrado

Os bósons são partículas giratórias que provavelmente não possuem estrutura interna . Eles são conhecidos por transportar forças, o que os torna parte integrante do Modelo Padrão.

De acordo com o Modelo Padrão, explica Milner, “as forças ocorrem pela troca dos bósons ‘portadores'” entre outras partículas subatômicas. Diz-se que cada uma das quatro forças fundamentais tem o seu bóson correspondente . Aquele que transporta a gravidade ainda não foi encontrado, mas os bósons portadores associados à força forte, à força fraca e ao eletromagnetismo estão bem documentados.

Presumivelmente, o X17 seria o bóson portador de uma quinta força fundamental que nunca soubemos que existia. E talvez essa força esteja de alguma forma relacionada à matéria escura.

Mas estamos nos adiantando. Veja, não há nenhuma prova concreta de que o X17 exista. A Organização Europeia para a Investigação Nuclear – mais conhecida como CERN – ainda não encontrou qualquer vestígio da partícula. E o novo artigo do arXiv ainda aguarda revisão por pares de outros cientistas.

“Grupos independentes devem realizar experiências para estabelecer a existência do X17. A experiência húngara deve ser repetida”, escreve Milner. Ele e seus colegas desenvolveram uma proposta para tentar gerar partículas X17 em um “experimento de dispersão” nas instalações do Thomas Jefferson National Accelerator em Newport News, Virgínia.

Atualmente, o Modelo Padrão não leva em conta quaisquer novas forças fundamentais. Portanto, se o X17 e a “quinta força” que ele supostamente carrega forem reais, teremos que modificar o bom e velho SM. De qualquer forma, está claro que o mundo subatômico ainda está repleto de segredos.

Agora isso é engraçado

No Dia da Mentira de 2018, o CERN anunciou a descoberta de uma partícula (fictícia) “Humpty Dumpty” . Em um comunicado de imprensa falso, uma fonte afirmou: “Levamos algum tempo para decifrar os dados, mas, pelo lado positivo, nós os quebramos. Este resultado não foi muito fácil de alcançar… A certa altura, estávamos pisando em cascas de ovo para evitar outras colaborações contra a caça furtiva dos dados.”

Gabriel Lafeta Rabelo

Père, mari, analyste de systèmes, webmaster, propriétaire d'une agence de marketing numérique et passionné par ce qu'il fait. Depuis 2011, je rédige des articles et du contenu pour le web avec un focus sur la technologie,