Prton tem um quarto quark

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Com informações da New Scientist – 23/08/2022

Componentes do prton

Os livros didticos afirmam que um prton, a partcula encontrada no corao de todos os tomos, contm trs partculas menores – dois quarks para cima e um quark para baixo.

Mas uma nova anlise dos dados de colises de partculas, realizadas em vrios colisores, encontrou fortes evidncias de que o ncleo atmico tambm contm um quark charme, o que torna o prton um tetraquark.

J se pensou que os tomos fossem indivisveis, depois os cientistas passaram a crer que os prtons que seriam indivisveis; mas j nos anos 1960 ficou claro que cada prton contm trs partculas menores, chamadas quarks. Os quarks vm em seis tipos, ou sabores (para cima, para baixo, charme, estranho, superior e inferior), e o prton contm dois quarks para cima e um quark para baixo.

Mas na mecnica quntica a estrutura de uma partcula governada por probabilidades, o que significa que, teoricamente, h uma chance de que outros quarks possam surgir dentro do prton na forma de pares matria-antimatria.

Mas ningum havia conseguido demonstrar isto at agora de forma conclusiva.

Prtons hipotticos

Para tentar resolver o dilema, uma equipe internacional, conhecida como Colaborao NNPDF, comeou desenvolvendo um sistema de aprendizado de mquina para chegar a estruturas hipotticas de prtons consistindo de todos os diferentes sabores de quarks.

O aprendizado de mquina foi importante porque ele gerou modelos que os fsicos no necessariamente pensariam por si mesmos, reduzindo a chance de medies tendenciosas.

A equipe ento comparou seus modelos hipotticos com mais de 500.000 colises do mundo real, feitas ao longo de dcadas em aceleradores de partculas, inclusive no LHC.

Os pesquisadores descobriram que, se o prton no contiver um par de quarks charme-anticharme, h apenas 0,3% de chance de chegar aos resultados que eles chegaram. Os fsicos chamam isso de resultado “3 sigmas”, que normalmente visto como um sinal potencial de algo interessante.

Para ser considerada uma descoberta, contudo, ser necessrio levar os resultados para o nvel de 5 sigmas, o que significa cerca de 1 em 3,5 milhes de chances de um resultado dever-se ao acaso.

Confiana no charme

A equipe tambm analisou os resultados recentes do experimento LHCb Z-bson e modelou a distribuio estatstica do momento do prton com e sem um quark charme. Eles concluram que o modelo combina melhor com os resultados se se assumir que o prton tenha um quark charme.

Isso significa que a equipe est mais confiante em propor a presena de um quark charme no prton do que o nvel sigma por si s sugere. “O fato de estudos muito diferentes convergirem para o mesmo resultado nos deixou especialmente confiantes de que nossos resultados so slidos,” disse Juan Rojo, da Universidade Vrije de Amsterd (Pases Baixos).

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