Os cientistas do Large Hadron Collider (LHC) continuam a descobrir partículas exóticas que nunca vimos antes. O último a ser descoberto em experimentos é o primeiro pentaquark a conter um quark strange.

Se você é novo em quarks, eles são os blocos de construção subatômicos que compõem a matéria, e o quark strange é um dos seis tipos diferentes: up, down, top, bottom, charm e strange. Você encontrará predominantemente três quarks em prótons e nêutrons, por exemplo.

Em 2015, experimentos no LHC confirmaram a existência de pentaquarks, ou quatro quarks e um antiquark unidos. Isso foi cerca de 50 anos depois que os cientistas começaram a teorizar sua existência.

Outras pesquisas publicadas em 2019 revelaram a estrutura subjacente dos pentaquarks: como se suspeitava, eles são compostos de um méson (um par de quarks e antiquarks) e um bárion (um conjunto de três quarks).

Agora, a equipe do LHC encontrou uma nova combinação de pentaquark. Ele contém um quark charm, um quark up, um quark down e um quark strange, além de um antiquark charm (feito de antimatéria, aquela com carga oposta equivalente a um quark charm).

Alguns cálculos muito complexos são necessários para localizar essas novas partículas, uma vez que o LHC conduziu os processos de colisão de alta velocidade. Os algoritmos classificam os detritos espalhados para procurar quaisquer padrões que possam representar novas partículas.

A decomposição dessas partículas, as partes constituintes em que se decompõe, são então analisadas para ver se estamos realmente lidando com algo completamente novo – e vários limites de significância estatística precisam ser atendidos.

pentaquark

Uma análise de distribuição foi usada para identificar o pentaquark. (Experiência do Grande Colisor de Hádrons)

O LHC tem sido usado para descobrir dezenas de partículas exóticas como esta, assim chamadas porque vão além das estruturas de dois e três quarks. Eles ajudam os cientistas a entender os blocos de construção fundamentais da existência e como esses blocos interagem uns com os outros.

Em particular, os pesquisadores estão ansiosos para aprimorar o Modelo Padrão da física na tentativa de explicar algumas das anomalias que ainda existem. Ele na verdade, não leva em conta a matéria escura, por exemplo, o que sugere que existem fundamentos lá fora que ainda precisamos observar e descobrir.

O LHC de 27 quilômetros continua a melhorar em termos de potência e eficiência, e podemos esperar que muito mais avanços surjam no futuro também – talvez até eclipsando a descoberta do bóson de Higgs em 2012.

A pesquisa foi originalmente anunciada na Conferência Internacional ICHEP 2022 sobre Física de Altas Energias na Itália e deve ser publicada na Physical Review Letters.

Por David Nield
Publicado no ScienceAlert