Fermilab pode ter encontrado nova partícula ou força da natureza

Prestes a ser desativado, Tevatron dá sinais de ter feito uma descoberta que, se confirmada, pode revolucionar a física

 The New York Times

Foto: Fermilab/Divulgação

Sala de controle do acelerador de partículas Tevatron

Físicos do Laboratório Nacional Fermi, o Fermilab, dos EUA, anunciam nesta quarta-feira a descoberta de um sinal suspeito em seus dados, que pode ser prova da existência de uma nova partícula elementar ou, mesmo, de uma nova força da natureza.

Os resultados, caso se sustentem, poderão representar um espetacular último adeus para o Tevatron, que já foi um dos mais potentes aceleradores de partículas do mundo, mas que deverá ser desativado em definitivo até setembro, quando termina a verba do Fermilab para operá-lo.

“Ninguém sabe o que é”, disse Christopher Hill, um físico teórico do Fermilab que não faz parte da equipe que pretende anunciar a descoberta. “Se for real, será a descoberta mais importante da física no último meio século”.

Uma possível explicação para o sinal misterioso, dizem os cientistas, é que seja prova de uma nova e inesperada versão do bóson de Higgs, uma partícula buscada há tempos. Essa é uma partícula elementar hipotética que, de acordo com a teoria dominante conhecida como Modelo Padrão, é responsável por dotar outras partículas elementares com massa.

Outra explicação é que seja evidência de uma nova força da natureza – em adição à gravidade, eletromagnetismo e às duas forças nucleares, a forte e a fraca que já conhecemos e que nos espantam – que se manifestaria apenas em distâncias muito curtas, como as do interior do núcleo atômico.

Qualquer uma dessas possibilidades poderá abalar o que vinha passando como sabedoria convencional na física nas últimas décadas, Ou pode ser que haja algo na física convencional que os cientistas ainda não entendem bem.

Giovanni Punzi, o físico que atua como porta-voz do grupo que fez os experimentos, disse por email que ele e seus colegas estão “muito entusiasmados com a possibilidade, e cautelosos ao mesmo tempo, porque isso seria tão importante que assusta – então pensamos em todas as explicações alternativas”.

Físicos de fora do círculo do Fermilab dizem ver os resultados, que vêm sendo discutidos informalmente há meses, com uma mistura de espanto e ceticismo.

“Se se sustentar, é grande”, disse Neal Weiner, físico teórico da Universidade de Nova York. Lisa Randall, teórica de Harvard, disse a mesma coisa: “É definitivamente interessante, se for real”.

Mas Nima Arkani-Hamed, do Instituto de Estudos Avançados de Princeton, disse que não acha o sinal convincente, afirmando que pode ser um efeito espúrio, gerado pela forma como os dados foram analisados.

O importante, disse ele, é que se essa e outras anomalias recentemente informadas pelo Tevatron forem reais, então o Grande Colisor de Hádrons, o LHC, uma máquina rival controlada pelo Centro europeu de Pesquisas Nucleares (Cern) “verá provas dramáticas dentro de pouco tempo – isso é certamente o que esperamos”.

A frase essencial é, todos concordam, “se se sustentar”. Os autores dos experimentos estimam que há uma chance de menos de um quarto de 1% de que o sinal seja uma flutuação estatística, o que faz dele o que os pesquisadores chama de um resultado três-sigma, o suficiente para chamar atençã, mas não o suficiente para que se reivindique a autoria de uma nova descoberta. Sinais três-sigma, sabem os físicos, podem ir e vir.

O Tevatron vem colidindo feixes de prótons e de seus opostos, antiprótons, acelerados a energias de 1 trilhão de elétron-volts, por mais de duas décadas, em busca de novas forças e partículas. O sinal apareceu na análise de cerca de 10.000 colisões registradas pelo Detector Colisor do Fermilab, um dos dois detectores da instalação, que fica nos arredores de Chicago.

Os cientistas descobriram que, em cerca de 250 casos além do esperado, o que surgiu das colisões foram jatos de partículas leves, como elétrons, e uma pesada partícula portadora de força, o bóson W, era produzida.

Eles descobriram que, 250 vezes mais que o esperado, a energia total dos jatos ficava em torno de um valor de 144 bilhões de elétron-volts, como se fossem o produto do decaimento de uma partícula desconhecida com massa equivalente a esse nível de energia.

Este não poderia ser o bóson de Higgs do Modelo Padrão, concluem Ponzi e seus colegas, porque a previsão é de que o Higgs decaia em partículas muito mais pesadas. Além disso, a taxa de produção dessas partículas misteriosas era 300 vezes maior que a esperada para o Higgs.

Se for real, é algo totalmente novo, disse Punzi. O resultado foi fortalecido, disse ele, por novos cálculos de interações entre quarks. “É tão novo e espantoso, mesmo nós mal podemos acreditar”, disse ele. “Decidimos deixar o mundo todo saber”.

Punzi e colegas apresentaram um artigo que deveria ter sido publicado online na noite de terça-feira, e que foi oferecido ao periódico Physical Review Letters.

Joe Lykken, um teórico do Fermilab, disse que o grupo de Punzi tem já quatro vezes mais dados em análise do que no ano passado. “Isso seria o bastante para reivindicar uma descoberta importante”, escreveu ele num email, “bem quando o Tevatron, e talvez o Fermilab, está sendo desativado para poupar no orçamento”.