O resultado do bóson de choque que alterou a física foi um erro de cálculo, dizem os cientistas: WebCuriosos

No ano passado, uma nova descoberta na física de partículas surpreendeu os cientistas: uma partícula fundamental responsável por uma das quatro forças fundamentais do Universo era mais pesada do que o previsto.

A descoberta de uma discrepância entre as massas teorizadas e experimentais do bóson W prometeu novos insights além do Modelo Padrão, o modelo teórico que descreve como a matéria se comporta.

Agora os cientistas analisaram os mesmos números novamente usando uma técnica atualizada, desta vez descobrindo que a massa da partícula se ajusta perfeitamente às previsões do Modelo Padrão.

Embora isto signifique que talvez não precisemos de repensar revolucionáriamente a nossa actual teoria da física de partículas, não podemos deixar de ficar um pouco desapontados. O Modelo Padrão da física de partículas continua a ser uma interpretação hipotética do Universo que nos rodeia, mas até agora tem resistido bem à bateria de testes que conseguimos submeter. Ao mesmo tempo, sabemos que existem lacunas inexplicáveis: o Modelo Padrão não leva em conta a matéria escura, por exemplo, nem mesmo a gravidade.

Embora o bóson W não possa ser medido diretamente, a massa e a energia liberadas à medida que ele decai podem. Juntar as peças novamente requer uma abordagem ponderada e um ponto de partida sólido para saber como as partículas colididas se mantêm unidas.

A última pesquisa reanalisou dados de 2011 do Experimento ATLAS no Large Hadron Collider (LHC) do CERN, na Suíça, usando uma abordagem estatística revisada baseada na melhor compreensão dos processos.

Os pesquisadores dizem que sua nova leitura é 16 por cento mais precisa do que anteriormente e com um nível de incerteza menor, questionando os resultados de 2022 do agora fechado colisor Tevatron, no estado americano de Illinois.

“Embora a compreensão do detector, bem como os efeitos das contribuições dos processos de fundo eletrofracos e de quarks superiores não tenham mudado, um progresso significativo foi feito na estrutura estatística sobre a extração da massa do bóson W dos dados,” escrever os pesquisadores.

Para esta nova investigação, a equipa concentrou-se em eventos de colisão de partículas onde o bóson W se decompõe em partículas mais leves: eletrões, muões e neutrinos. Dados adicionais recolhidos em 2017 ajudaram a validar as conclusões.

A medição do Tevatron foi de 80,4335 gigaelétron-volts, uma diferença aparentemente pequena, mas significativa aos 80,357 gigaelétron-volts previstos pelo Modelo Padrão. A última medição da massa do bóson W é de 80.360 gigaelétron-volts, aproximando-o muito da massa teoricamente prevista.

Como uma classe de partículas, bósons de medida como o bóson W facilitam essencialmente as interações entre outras partículas fundamentais. Juntamente com o bóson Z, o bóson W é crucial em processos como o decaimento radioativo e a fusão nuclear.

“Devido a um neutrino não detectado no decaimento da partícula, a medição da massa W está entre as medições de precisão mais desafiadoras realizadas em aceleradores de hádrons,” diz o físico de partículas Andreas Hoecker, da equipe ATLAS do laboratório CERN.

“Isso requer calibração extremamente precisa das energias e momentos medidos das partículas, e uma avaliação cuidadosa e excelente controle das incertezas da modelagem.”

Vale a pena ter em mente que esta é apenas uma conclusão preliminar no momento. Mais testes estão em andamento com base em dados mais recentes. Se acontecer que o Modelo Padrão errou na massa do bóson W, isso sugeriria a existência de algumas partículas e forças ainda não descobertas em jogo. Por enquanto, porém, parece que a reputação desta hipótese fundamental é segura.

“Este resultado atualizado do ATLAS fornece um teste rigoroso e confirma a consistência da nossa compreensão teórica das interações eletrofracas,” diz Hoecker.

Você pode ler um artigo detalhando as novas descobertas sobre site do CERN.