O Large Hadron Collider (LHC), um grande acelerador de partículas, continua a empurrar os limites da ciência e, em experimentos recentes com sua participação, os cientistas descobriram algo que pode ser a primeira evidência potencial para a existência de uma quase-partícula subatômica, chamada odderon, que até então existia apenas em teoria … Os resultados obtidos dizem respeito aos hádrons, uma família de partículas elementares, que inclui prótons e nêutrons, que são compostos por quarks "colados" com glúons.
Em seus experimentos com o LHC, os cientistas usaram um modo especial de operação do acelerador, no qual os prótons em colisão permanecem intactos, ao invés de serem destruídos, gerando chuvas inteiras de partículas secundárias. Anteriormente, durante experimentos semelhantes, percebeu-se que, em tais colisões, os prótons não apenas voam para longe uns dos outros, eles conseguem trocar vários glúons muito rapidamente. Nesse caso, o número de glúons de "troca" sempre foi antes mesmo.
No final, os cientistas não encontraram o odderon em si, mas os pesquisadores observaram certos efeitos que poderiam indicar sua presença. Os físicos usaram prótons, que possuem alta energia, o que lhes permitiu obter maior precisão em suas medições. E nos resultados dessas medições, foram encontrados casos de troca entre prótons com um número ímpar de glúons, o que não se encaixa em todos os modelos existentes de tais processos. Os pesquisadores acreditam que é o odderon, uma quase-partícula composta, neste caso, por três, cinco, sete ou mais números ímpares de glúons, o responsável por essa discrepância, que se forma por um curto período de tempo no momento da colisão dos prótons.
“Os resultados obtidos não quebram o modelo padrão existente da física de partículas. Há uma série de “pontos escuros” neste modelo, e nosso trabalho nos permitiu “iluminar” apenas uma dessas áreas e adicionar outro novo detalhe a ela”, diz o físico de partículas e subelemento Timothy Raben, da Universidade do Kansas.
Para as buscas, foram utilizados os sensores altamente sensíveis do experimento TOTEM, instalados em quatro pontos-chave do túnel do colisor, onde os feixes de prótons "se cruzam" e bilhões de colisões ocorrem a cada segundo.
“Uma possível explicação para por que os prótons podem colidir sem destruição é o odderon, mas, na prática, os cientistas nunca observaram isso. Pode ser a primeira vez que se obtém uma prova real da existência dessas quasipartículas”, comenta Simona Giani, porta-voz de um grupo de físicos que trabalha com o experimento TOTEM, que faz parte de uma busca geral por quasipartículas.
É bastante difícil para um leigo entender isso, então os cientistas explicam isso usando o exemplo de um transportador automotivo transportando carros em um trailer.
“Imagine que os prótons são dois grandes caminhões que transportam carros. Muitas vezes são vistos na estrada”, explica Raben.
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“Agora imagine que esses dois caminhões colidam, porém, após o acidente, os caminhões permanecem intactos, mas os carros que eles transportavam vão se espalhar em direções diferentes. No entanto, novos carros são literalmente formados no ar. A energia passa para um estado de matéria."
“Os físicos têm caçado odderons teóricos nas últimas décadas, começando na década de 1970. No entanto, as capacidades tecnológicas da época simplesmente não forneciam evidências da existência dos Odderons”, acrescenta Raben.
Mais de 100 cientistas de oito países estiveram envolvidos nos experimentos para encontrar Odderons. Bilhões de pares de prótons estavam acelerando dentro do LHC a cada segundo. Graças à modernização do colisor de hádrons em 2015, o nível de energia de pico dos prótons acelerados foi de 13 TeV.
Embora os pesquisadores não tenham sido capazes de observar diretamente o odderon, eles testemunharam seus efeitos e esperam ter resultados mais transparentes no futuro. Os cientistas acreditam que a próxima modernização do LHC permitirá que eles sejam obtidos, o que permitirá acelerar as partículas para indicadores de energia ainda mais elevados.
“Esperamos ótimos resultados nos próximos anos”, comentou Christophe Royon, da University of Kansas.
Os resultados do trabalho atual foram publicados no site ArXiv.org e atualmente aguardam avaliação de outros especialistas.
Nikolay Khizhnyak
