Interação de múons, a quinta e nova força da natureza descoberta pelos cientistas

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Quinta força da natureza pode explicar a aceleração da expansão do universo.

Você já ouviu falar dos múons? Eles são partículas subatômicas instáveis, parecidas com os elétrons, mas 207 vezes mais pesados. Cientistas do Fermilab, um laboratório de estudos de partículas no Illinois, EUA, usam essas partículas para analisar as forças fundamentais da natureza.

Desde colar um ímã na porta de uma geladeira até jogar uma bola em uma cesta de basquete, as forças da física funcionam em todos os momentos de nossas vidas. Todas as forças que experimentamos todos os dias podem ser reduzidas a apenas quatro categorias: gravidade, eletromagnetismo, a força nuclear forte e a força nuclear fraca.

Agora, os físicos dizem que encontraram possíveis sinais de uma quinta força fundamental da natureza.

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Acelerador de particulas do Fermilab, nos EUA Foto: Reidar Hahn / FERMILAB

As quatro forças fundamentais governam como todos os objetos e partículas do Universo interagem uns com os outros. Por exemplo, a gravidade faz os objetos caírem no chão e os objetos pesados ​​se comportam como se estivessem colados no chão.

O Conselho de Instalações de Ciência e Tecnologia (STFC) do Reino Unido disse que o resultado da nova pesquisa “fornece fortes evidências da existência de uma partícula subatômica não descoberta ou de uma nova força”.

Mas os resultados do experimento Muon g-2 ainda não são conclusivos.

Atualmente, existe a probabilidade de um em 40 mil de que o resultado seja um acaso estatístico — o que equivale a um nível de confiança estatístico descrito como 4,1 sigma.Para se considerar que houve uma descoberta, e não um acaso estatístico, é necessário obter 5 sigma, ou uma chance em 3,5 milhões.

O professor Mark Lancaster, que lidera o experimento no Reino Unido, disse à BBC News: “Descobrimos que a interação dos múons não está de acordo com o Modelo Padrão (a teoria atualmente aceita para explicar como os fundamentos do Universo se comportam). “

O pesquisador da Universidade de Manchester diz: “Claramente, isso é muito emocionante porque potencialmente aponta para um futuro com novas leis da física, novas partículas e uma nova força que não vimos até agora”.

A descoberta é a mais recente em uma série de resultados promissores de experimentos de física de partículas realizados nos EUA, Japão e no Grande Colisor de Hádrons, na fronteira entre a Suíça e a França.

O professor Ben Allanach, da Universidade de Cambridge, que não particiou da pesquisa, comentou as conclusões: “Meu ‘Sentido Aranha’ (o superpoder de intuição do Homem-Aranha) está formigando e me dizendo que isso vai se comprovar”.

Experiência com os múons

Existem partículas elementares de nosso mundo que são ainda menores do que o átomo. Algumas dessas partículas subatômicas são feitas de constituintes ainda menores, enquanto outras não podem ser quebradas (as partículas fundamentais).

O múon é uma dessas partículas fundamentais; é semelhante ao elétron, mas 207 vezes mais pesado.O experimento Muon g-2 envolve enviar as partículas ao redor de um anel de 14 metros e então aplicar um campo magnético. De acordo com as leis atuais da física, estabelecidas pelo Modelo Padrão, isso deve fazer os múons oscilarem com uma determinada frequência.

Em vez disso, os cientistas descobriram que os múons oscilavam com uma frequência mais rápida do que o esperado. Isso pode ser causado por uma força da natureza que é completamente nova para a ciência.

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Em uma área de 2,7 mil em Batavia, Illinois, o Fermilab é o principal laboratório de física de partículas dos EUA Foto: FERMILAB

Ninguém ainda sabe o que essa nova força potencial faz, a não ser influenciar as partículas de múon.

Os físicos teóricos acreditam que ela também pode estar associada a uma partícula subatômica ainda não descoberta. Existe mais de uma hipótese para o que essa partícula possa ser. Uma delas é chamada de leptoquark, a outra é o bóson Z’ (ou bóson Z-prime).

No mês passado, físicos que trabalharam no experimento LHCb no Grande Acelerador de Partículas descreveram resultados que sugerem a existência de uma nova partícula e força. Mitesh Patel, do Imperial College London, que estava envolvido com esse projeto, disse: “A corrida agora está aberta para tentar fazer com que um desses experimentos realmente consiga a prova de que estamos diante de algo realmente novo. Isso exigirá mais dados e mais medições e, com sorte, poderemos mostrar evidências de que esses efeitos são reais. “

Allanach deu à possível quinta força vários nomes em seus modelos teóricos. Entre eles estão a “força do sabor”, a “hiperforça da terceira família” e — o mais prosaico deles — “B menos L2”.

Além das forças mais conhecidas da gravidade e do eletromagnetismo (responsáveis ​​pela eletricidade e pelo magnetismo), as forças nucleares forte e fraca governam o comportamento das partículas subatômicas.

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Foto: Margarita Balashova/iStock

Seria o fim de alguns dos mistérios do Universo?

Uma quinta força fundamental pode ajudar a explicar alguns dos grandes mistérios sobre o Universo.

Por exemplo, a observação de que a expansão do Universo estava se acelerando foi atribuída a um fenômeno misterioso conhecido como energia escura. Mas alguns pesquisadores já sugeriram que isso poderia ser uma evidência de uma quinta força.

Maggie Aderin-Pocock, co-apresentadora do programa de TV Sky at Night da BBC, disse à BBC News: “Essa descoberta tem o potencial de virar a física de ponta-cabeça. Ainda temos uma série de mistérios que permanecem sem solução. E isso pode nos dar as respostas-chave para resolver esses mistérios”.

Fonte: BBC News

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