Os físicos do CERN que trabalham com o detector LHCb descobriram as primeiras diferenças possíveis entre matéria e antimatéria, explicando por que quase não há antimatéria no Universo moderno, de acordo com um artigo publicado na revista Nature Physics.
Acredita-se que nos primeiros momentos após o Big Bang havia uma quantidade igual de matéria e antimatéria. Hoje o mundo está repleto de matéria, e esse fato é um mistério físico, uma vez que as partículas de matéria e antimatéria deveriam ter se destruído no momento em que apareceram na "sopa" de quark do futuro Universo. Portanto, surge a pergunta - onde a antimatéria "desapareceu" e por que o Universo existe.
Hoje, os cientistas estão tentando encontrar uma resposta para essa pergunta de duas maneiras - simulando as condições que existiam durante o Big Bang, incluindo o uso de aceleradores de partículas, e também comparando as propriedades fundamentais da matéria e da antimatéria. Nos últimos 50 anos, não foram encontradas diferenças significativas em suas propriedades, razão pela qual muitos físicos começaram a buscar respostas exóticas para o mistério do desaparecimento da antimatéria no processo de expansão do Universo e nas propriedades da "partícula de Deus", o bóson de Higgs.
Nicola Neri, da Universidade de Milão (Itália) e seus colegas da colaboração LHCb, incluindo dezenas de físicos russos, afirmam a possível descoberta de tais diferenças no comportamento da matéria e da antimatéria nos dados coletados pelo instrumento LHCb durante a primeira temporada do Grande Colisor de Hádrons após reiniciá-lo em maio de 2015.
A atenção dos cientistas foi atraída pelas esquisitices nos decaimentos dos chamados bárions lambda - partículas superpesadas que consistem em dois quarks leves e um quark pesado. Em alguns casos raros, essas partículas decaem em quatro partes - três mésons pi e um próton, e em outros casos ainda mais raros - em dois kaons, um méson pi e um próton.
A natureza e a frequência desses decaimentos, como observam os cientistas, deve ser aproximadamente a mesma para partículas e antipartículas, no entanto, dados experimentais do LHC mostram que o "padrão" do movimento dos produtos de decaimento em alguns casos diferia em 10-20% da imagem geralmente aceita do Modelo Padrão de física naqueles casos em que os bárions anti-lambda se deterioraram. Essa assimetria, segundo os físicos, indica uma assimetria semelhante na força das propriedades das partículas envolvidas no processo de decaimento.
Até agora, esta observação não é uma descoberta - os físicos conseguiram registrar apenas seis mil casos de decadência de bárions lambda de acordo com esses cenários, e o nível de confiança dessa descoberta é de 3,3 sigma (0,1% de probabilidade de coincidência ou erro de medição). Em física de partículas, apenas as observações que atingem um nível de confiança de 5 sigma são consideradas uma descoberta e, portanto, até agora, os cálculos de Neri e seus colegas são apenas um indício sério de uma descoberta.
Por outro lado, de acordo com o jornal Symmetry, os cientistas prometem publicar em breve resultados de medição atualizados, construídos levando em conta os dados que o LHCb e todo o Grande Colisor de Hádrons conduziram de janeiro a novembro do ano passado. Se esses dados iniciais forem confirmados, então será possível dizer que os cientistas estão realmente próximos de resolver um dos principais mistérios do Universo, associado à existência da humanidade em particular e de toda a matéria em geral.
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“Provamos que estamos à beira de descobertas incríveis. Nosso detector é tão sensível que agora podemos iniciar uma busca sistemática pela assimetria de matéria e antimatéria em outros bárions pesados. Nossas capacidades vão se expandir ainda mais com a atualização do detector em 2018”, conclui Neri.
