Scienza

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 Lafetá Rabelo

Padre, marito, analista di sistema, web master, titolare di un'agenzia di marketing digitale e appassionato di quello che fa. Dal 2011 scrivo articoli e contenuti per il web con focus sulla tecnologia,