Pela primeira vez na história, físicos do maior destruidor de átomos do mundo observaram diferenças no decaimento de partículas e antipartículas contendo um bloco básico de matéria, chamado quark de charme.
A descoberta pode ajudar a explicar o mistério de por que a matéria existe.
"É um marco histórico", disse Sheldon Stone, professor de física da Universidade de Syracuse e um dos colaboradores da nova pesquisa.
Matéria e antimatéria
Toda partícula de matéria tem uma antipartícula, que é idêntica em massa, mas com uma carga elétrica oposta. Quando matéria e antimatéria se encontram, elas se aniquilam. Isso é um problema. O Big Bang deveria ter criado uma quantidade equivalente de matéria e antimatéria, e todas essas partículas deveriam ter se destruído rapidamente, deixando apenas para trás energia pura.
A noção da violação do PC veio do físico russo Andrei Sakharov, que a propôs em 1967 como uma explicação do motivo pelo qual a matéria sobreviveu ao Big Bang.
"Esse é um dos critérios necessários para que existamos", disse Stone, "então é meio importante entender qual é a origem da violação do PC".
Existem seis tipos diferentes de quarks, todos com propriedades próprias: para cima e para baixo, em cima e em baixo e charme e estranhos. Em 1964, os físicos observaram pela primeira vez a violação do PC na vida real em quarks estranhos. Em 2001, eles viram isso acontecer com partículas contendo quarks de fundo. (Ambas as descobertas levaram a prêmios Nobel para os pesquisadores envolvidos.) Os físicos há muito teorizaram que isso acontecia com partículas contendo quarks de charme também, mas ninguém jamais o vira.
Encantado, tenho certeza
Stone é um dos pesquisadores do experimento de beleza Large Hadron Collider (LHC), que usa o Large Hadron Collider do CERN, o anel de 27 quilômetros na fronteira franco-suíça que envia partículas subatômicas que se juntam para re crie os flashes de energia alucinante que se seguiram ao Big Bang. À medida que as partículas se chocam umas com as outras, elas quebram em suas partes constituintes, que decaem em frações de segundo para partículas mais estáveis.
As observações mais recentes envolveram combinações de quarks chamados mesons, especificamente o meson D0 ("d-zero") e o meson anti-D0. O meson D0 é composto de um quark de charme e um quark anti-up (a antipartícula do quark up). O meson anti-D0 é uma combinação de um quark anti-charme e um quark up.
Ambos os mésons decaem de várias maneiras, mas uma pequena porcentagem deles acaba como mésons chamados kaons ou pions. Os pesquisadores mediram a diferença nas taxas de decaimento entre os mésons D0 e anti-D0, um processo que envolveu a tomada de medições indiretas para garantir que eles não estavam apenas medindo uma diferença na produção inicial dos dois mésons ou diferenças em quão bem seus o equipamento pode detectar várias partículas subatômicas.
A linha inferior? As proporções de decaimento diferiam em um décimo de um por cento.
"Os meios que o D0 e o anti-D0 não decaem na mesma taxa, e é isso que chamamos de violação do PC", disse Stone.
E isso torna as coisas interessantes. As diferenças nas decadências provavelmente não são grandes o suficiente para explicar o que aconteceu depois que o Big Bang deixou para trás tanta coisa, disse Stone, embora seja grande o suficiente para ser surpreendente. Mas agora, ele disse, os teóricos da física se revezam com os dados.
Os físicos confiam em algo chamado Modelo Padrão para explicar, bem, tudo na escala subatômica. A questão agora, disse Stone, é se as previsões feitas pelo Modelo Padrão podem explicar a medição do quark de charme que a equipe acabou de fazer ou se será necessário algum tipo de nova física - que, segundo Stone, seria o resultado mais emocionante.
"Se isso pudesse ser explicado apenas pela nova física, essa nova física poderia conter a ideia de onde essa violação de PC está ocorrendo", disse ele.
Os pesquisadores anunciaram a descoberta em um webcast do CERN e publicaram uma pré-impressão de um artigo detalhando os resultados online.
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