LHC observa matria virando antimatria e vice-versa

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Redação do Site Inovação Tecnológica – 11/06/2021

LHC observa mat

A medio consiste em identificar a diferena de massa na partcula D0 quando ela matria e quando ela vira antimatria.
[Imagem: LHCb]

Partcula que vira antipartcula

Fsicos do LHC mediram uma diferena de massa entre duas partculas de 10-38 gramas, ou 0,(37 zeros)1 g.

O resultado representa um marco no estudo de como uma partcula conhecida como mson D0 muda de matria para antimatria e vice-versa.

O mson D0 uma das quatro partculas no modelo padro da fsica de partculas que podem se transformar, ou “oscilar”, em suas partculas de antimatria, que so idnticas s suas contrapartes de matria em muitos aspectos – as outras trs so o mson K0 e dois tipos de msons B.

No estranho mundo da fsica quntica, assim como o famoso gato de Schrdinger pode estar morto e vivo ao mesmo tempo, a partcula D0 pode ser ela mesma e sua antipartcula ao mesmo tempo.

Essa superposio quntica de matria e antimatria resulta em duas partculas, cada uma com sua prpria massa – um mson D mais leve, conhecido como D1, e outro mais pesado, conhecido como D2).

essa sobreposio que permite D0 oscilar em sua antipartcula e vice-versa.

A propsito, os msons fazem parte de uma grande classe de partculas formadas por partculas fundamentais chamadas quarks, contendo um quark comum e um quark de antimatria. O mson D0, especificamente, consiste em um quark charme e um antiquark ‘para cima’, enquanto sua antipartcula, o anti-D0, consiste em um antiquark charme e um quark ‘para cima’.

LHC observa mat

A imagem esquerda mostra o padro de oscilao B0-antiB0 bem visvel, e a imagem da direita mostra o incio do perodo de oscilao D0- antiD0.
[Imagem: LHCb]

Matria que vira antimatria

As partculas D0 so produzidas em colises prton-prton no LHC (Grande Colisor de Hdrons) e viajam em mdia apenas alguns milmetros antes de se transformar, ou “decair”, em outras partculas.

Ao comparar as partculas D0 que decaem aps viajar uma curta distncia com aquelas que viajam um pouco mais longe, a equipe do detector LHCb mediu a quantidade-chave que controla a velocidade da oscilao D0 em anti-D0 – a diferena de massa entre as partculas D mais pesadas e as mais leves.

O resultado – 10-38 g – supera o nvel “cinco sigmas” de significncia estatstica que necessrio para reivindicar uma descoberta em fsica de partculas.

Com a pequena diferena de massa agora observada, poder comear uma nova fase de explorao das partculas: Os pesquisadores podero fazer medies adicionais dos decaimentos D0 para obter uma diferena de massa mais precisa e procurar o efeito na oscilao D0 de partculas desconhecidas, no previstas pelo modelo padro.

Essas hipotticas novas partculas poderiam aumentar a velocidade mdia da oscilao ou a diferena entre a velocidade da oscilao matria-antimatria e a da oscilao antimatria-matria. Se observada, tal diferena poderia lanar luz sobre por que o Universo feito inteiramente de matria, embora matria e antimatria devessem ter sido criadas em quantidades iguais durante o Big Bang.

Bibliografia:

Artigo: Observation of the mass difference between neutral charm-meson eigenstates
Autores: R. Aaij et al. – LHCb collaboration
Revista: Physical Review Letters
Vol.: Accepted Paper
Link: https://arxiv.org/abs/2106.03744

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