Parece o começo de um enigma muito ruim da física: sou uma partícula que realmente não é; Eu desapareço antes que eu possa ser detectado, mas pode ser visto. Eu quebro sua compreensão da física, mas não revendo seu conhecimento. Quem sou eu?
É um odderon, uma partícula ainda mais estranha do que o nome sugere, e pode ter sido recentemente detectado no Large Hadron Collider, o mais poderoso destruidor de átomos, onde as partículas são compactadas quase à velocidade da luz em torno de 27 quilômetros de comprimento ( 27 quilômetros) ficam próximos a Genebra, na Suíça.
É apenas complicado
Primeiro, o odderon não é realmente uma partícula. O que consideramos partículas geralmente é muito estável: elétrons, prótons, quarks, neutrinos e assim por diante. Você pode segurar um monte deles na mão e carregá-los com você. Caramba, sua mão é literalmente feita deles. E sua mão não está desaparecendo no ar tão cedo, então provavelmente podemos assumir com segurança que suas partículas fundamentais estão presentes a longo prazo.
Existem outras partículas que não duram muito, mas ainda são chamadas de partículas. Apesar de suas vidas curtas, eles permanecem partículas. Eles são livres, independentes e capazes de viver por conta própria, separados de qualquer interação - essas são as características de uma partícula real.
E depois há a chamada quase partícula, que é apenas um passo acima de não ser uma partícula. As quasipartículas não são exatamente partículas, mas também não são exatamente ficção. É apenas ... complicado.
Como, literalmente complicado. Em particular, as interações de partículas em altas velocidades são complicadas. Quando dois prótons se chocam quase à velocidade da luz, não é como duas bolas de bilhar estalando juntas. É mais como duas gotas de água-viva balançando uma na outra, revirando a barriga e reorganizando tudo antes de voltarem a ser água-viva na saída.
Sentindo-se quase
Em toda essa confusão complicada, às vezes aparecem padrões estranhos. Pequenas partículas entram e saem da existência num piscar de olhos, apenas para serem seguidas por outra partícula fugaz - e outra. Às vezes, esses flashes de partículas aparecem em uma sequência ou padrão específico. Às vezes, nem sequer são lampejos de partículas, mas apenas vibrações na sopa da mistura da colisão - vibrações que sugerem a presença de uma partícula transitória.
É aqui que os físicos enfrentam um dilema matemático. Eles podem tentar descrever completamente toda a confusão complicada que leva a esses padrões efervescentes, ou podem fingir - por uma questão de conveniência - que esses padrões são "partículas" por si só, mas com propriedades estranhas, como massas negativas. e giros que mudam com o tempo.
Os físicos escolhem a última opção e, assim, nasce a quase partícula. As quasipartículas são padrões breves efervescentes ou ondulações de energia que aparecem no meio de uma colisão de partículas de alta energia. Mas como é preciso muito trabalho para descrever completamente essa situação matematicamente, os físicos tomam alguns atalhos e fingem que esses padrões são suas próprias partículas. Isso é feito apenas para facilitar a manipulação da matemática. Assim, as quasipartículas são tratadas como partículas, mesmo que definitivamente não sejam.
É como fingir que as piadas do seu tio são realmente engraçadas. Ele é quase divertido apenas por uma questão de conveniência.
Evening the odds
Um tipo particular de quase partícula é chamado odderon, previsto para existir na década de 1970. Pensa-se que apareça quando um número ímpar de quarks - partículas pequeninas que são os blocos de construção da matéria - surge e desaparece brevemente durante as colisões de prótons e antiprótons. Se odderons estiverem presentes nesse cenário de esmagamento, haverá uma pequena diferença nas seções transversais (jargão da física sobre a facilidade com que uma partícula atinge outra) das colisões entre as partículas entre si e com suas antipartículas.
Portanto, se batermos vários prótons juntos, por exemplo, podemos calcular uma seção transversal para essa interação. Em seguida, podemos repetir esse exercício para colisões próton-antipróton. Em um mundo sem odderons, essas duas seções transversais devem ser idênticas. Mas os odderons mudam a imagem - esses breves padrões que chamamos odderons aparecem mais favoravelmente em partícula partícula do que colisões antipartícula-antipartícula, o que modifica levemente as seções transversais.
O problema é que essa diferença está prevista para ser muito, muito pequena; portanto, você precisará de muitos eventos ou colisões antes de reivindicar uma detecção.
Agora, se tivéssemos um colisor de partículas gigante que esmagasse regularmente prótons e antiprótons e o fizesse com energias tão altas e com tanta frequência que conseguiríamos obter estatísticas confiáveis. Ah, certo: sim, o Large Hadron Collider.
Em um artigo recente, publicado em 26 de março no servidor de pré-impressão arXiv, o TOTEM Collaboration (nos acrônimos hilariantes do jargão da física de alta energia, TOTEM significa "seção TOTal, medição elástica de dissociação de difração e difração no LHC") diferenças significativas entre as seções transversais de prótons esmagando outros prótons versus prótons atingindo antiprótons. E a única maneira de explicar a diferença é ressuscitar essa ideia de décadas do odderon. Pode haver outras explicações para os dados (em outras palavras, outras formas de partículas exóticas), mas os odderons, por mais estranhos que pareçam, parecem ser o melhor candidato.
TOTEM descobriu algo novo e descolado sobre o universo? Com certeza. O TOTEM descobriu uma partícula totalmente nova? Não, porque odderons são quasipartículas, não partículas por si só. Isso ainda nos ajuda a ultrapassar os limites da física conhecida? Com certeza. Isso quebra a física conhecida? Não, porque previa-se que odderons existissem em nosso entendimento atual.
Tudo isso parece um pouco estranho para você?
Paul M. Sutter é um astrofísico da Universidade Estadual de Ohioanfitrião de Pergunte a um astronauta e Rádio Espaciale autor de Seu lugar no universo.
