Cientistas na Hungria afirmam ter encontrado uma nova partícula que revela uma quinta força da natureza.

Nos últimos anos, um grupo de pesquisadores húngaros ganhou as manchetes com uma afirmação ousada. Eles dizem que descobriram uma nova partícula, apelidada de X17 - que requer a existência de uma quinta força da natureza. 

Uma equipe de pesquisadores afirma ter descoberto uma nova força que existe fora das quatro forças fundamentais da natureza do livro didático. Crédito: Pexabay/Insspirito

Os pesquisadores não estavam procurando pela nova partícula, no entanto. Em vez disso, apareceu como uma anomalia em seu detector em 2015, enquanto eles procuravam por sinais de matéria escura. A estranheza não chamou muita atenção em princípio. Mas, eventualmente, um grupo de físicos de partículas proeminentes que trabalhava na Universidade da Califórnia, Irvine, deu uma olhada mais de perto e sugeriu que os húngaros encontraram um novo tipo de partícula - que implica uma força da natureza inteiramente nova. 

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Então, no final de 2019, a descoberta húngara atingiu o público, incluindo uma história com destaque na CNN - quando eles divulgaram novos resultados sugerindo que o sinal não tinha sumido. A anomalia persistiu mesmo depois que eles mudaram os parâmetros de seu experimento. Eles agora a viram surgir da mesma forma centenas de vezes.

Isso deixou alguns físicos entusiasmados com a perspectiva de uma nova força. Mas mesmo que uma força desconhecida não seja responsável pelo sinal estranho, a equipe pode ter revelado alguma física nova, nunca vista antes. E se confirmada, alguns pensam que a nova força poderia mover a física para mais perto de uma grande teoria unificada do universo, ou mesmo ajudar a explicar a matéria escura. 

No entanto, até agora, a maioria dos cientistas permanece cética. Durante anos, pesquisadores ligados ao grupo húngaro afirmaram ter descoberto novas partículas que mais tarde desapareceram. Portanto, outros cientistas se contentam em esperar por mais dados que confirmem ou refutem a descoberta. Mas pode ser uma longa espera.

“Do ponto de vista da física de partículas, as anomalias vêm e vão”, diz Daniele Alves, física teórica do Laboratório Nacional de Los Alamos. “Aprendemos com o tempo a não ser muito tendencioso com uma ou outra interpretação. O importante é chegar ao fundo disso.”

As quatro forças fundamentais

Os livros de física ensinam que existem quatro forças fundamentais da natureza: gravidade, eletromagnetismo e as forças nucleares forte e fraca. 

Estamos bastante familiarizados com as duas primeiras forças. A gravidade nos prende à Terra e nos puxa ao redor do Sol, enquanto o eletromagnetismo mantém as luzes acesas. As outras duas forças são menos óbvias para nós porque governam as interações em escalas mínimas. A força forte une a matéria, enquanto a força nuclear fraca descreve o decaimento radioativo dos átomos.

Cada uma dessas forças é carregada por uma espécie de partícula subatômica que os físicos chamam de bóson. Por exemplo, os fótons são a partícula de força no eletromagnetismo. Os glúons carregam a força forte nuclear. Os bósons W e Z são responsáveis pela força nuclear fraca. Existe até um bóson hipotético para a gravidade chamado gráviton, embora os cientistas não tenham provado sua existência.

No entanto, se você perguntar a muitos físicos teóricos, eles provavelmente dirão que ainda não descobrimos todas as forças da natureza. Outras provavelmente estão por aí, apenas esperando para serem descobertas. Por exemplo, alguns suspeitam que a descoberta de matéria escura pode revelar uma nova força fraca.

E é aí que o grupo húngaro entra. Sem se perder muito nos detalhes, o grupo disparou prótons em uma amostra fina de lítio-7, que então decaiu radioativamente em berílio-8. Como esperado, isso criou pares de pósitrons e elétrons. No entanto, os detectores também captaram sinais de decaimento em excesso que sugeriam a existência de uma partícula nova em potencial e extremamente fraca. Se existir, a partícula pesaria cerca de 1/50 da massa de um próton. E por causa de suas propriedades, seria um bóson - uma partícula portadora de força.

Mas a história está repleta de razões para duvidar de novas adições. Nas últimas décadas, outros grupos também afirmaram ter encontrado uma quinta força, apenas para ver suas reivindicações desaparecerem silenciosamente. Por volta do ano 2000, um grupo propôs uma nova força, chamada quintessência, para explicar a então recente descoberta da energia escura. Na década de 1980, um grupo de físicos do MIT disse ter encontrado uma quinta força, chamada de hipercarga, que servia como uma espécie de antigravidade. No entanto, aqui estamos nós com os livros didáticos que ainda ensinam as mesmas quatro forças fundamentais que tínhamos décadas atrás.

Isso significa que a explicação mais provável para o novo sinal inexplicável é que há algo errado com a configuração do detector húngaro. No entanto, ninguém está contestando os dados. As descobertas foram revisadas por pares e publicadas na revista Physical Review Letters - a mesma revista que publicou a descoberta das ondas gravitacionais. Mesmo as ideias em periódicos de prestígio às vezes podem ser explicadas como um erro sistemático, mas é assim que a ciência funciona.

“As pessoas estão prestando atenção para ver se isso é realmente um efeito da física nuclear ou se é algo sistemático”, diz Alves. “É importante repetir esses experimentos... para poder testar se isso é real ou se é um artefato da maneira como eles estão fazendo o experimento.”

A busca para confirmar

E é exatamente isso que seu grupo espera fazer. Junto com uma pequena equipe, ela se propõe a repetir a experiência húngara usando equipamentos já existentes em Los Alamos. O laboratório nacional é líder em física nuclear desde a criação da bomba atômica. E hoje, milhares de físicos de ponta ainda trabalham lá em problemas que vão desde a proteção e estudo do arsenal nuclear de nossa nação a computadores quânticos pioneiros e a observação de pulsares.

Acontece que eles também têm um detector quase idêntico ao usado pela equipe húngara.

Quando você soma tudo isso, Alves acredita que Los Alamos tem exatamente a combinação certa de instalações e experiência para repetir a experiência. É por isso que o grupo dela silenciosamente trabalhou em sua proposta nos últimos seis meses e recentemente enviou um pedido de financiamento para revisão. Para obter a aprovação, terá que vencer em uma competição anual ao lado de outros projetos do laboratório nacional.

Nos últimos anos, vários outros grupos também sugeriram que procurariam essa força. Mas, no momento, Alves acredita que eles são o principal grupo nos Estados Unidos trabalhando para confirmar ou refutar a descoberta. Se eles não conseguirem obter aprovação, pode levar anos até que uma universidade ou outro grupo possa garantir os fundos e a experiência para repetir o experimento com o mesmo tipo de parâmetros que os húngaros usaram.

Como acontece com todas as alegações extraordinárias, essa descoberta potencialmente transformadora de paradigma exigirá evidências extraordinárias antes que as pessoas a aceitem. Portanto, podemos ter que esperar um pouco antes de saber se a partícula X17 e sua quinta força potencial irão revolucionar a física ou tomar seu lugar no topo da lata de lixo de descobertas desmascaradas e descartadas.

Fonte: Astronomy