Descoberta revolucionária: Pesquisadores encontram topônio no LHC!

Descoberta revolucionária: Pesquisadores encontram topônio no LHC!

Pesquisadores do Universidade de Hamburgo e DESY fizeram avanços inovadores na física de partículas ao encontrar evidências da partícula topônio. O topônio surge de um estado ligado entre um quark top e sua antipartícula, o quark anti-top. Esta descoberta poderá fornecer novos insights cruciais sobre a estrutura fundamental de toda a matéria.

O avanço foi possível graças a sinais obtidos em dois experimentos Grande Colisor de Hádrons (LHC) do CERN foram identificados. O quark top, a partícula elementar mais pesada conhecida, decai em menos de um quatrilionésimo de segundo, ressaltando o que foi considerado uma suposição extremamente desafiadora para observar estados ligados. Até agora, a opinião era que tal estado não poderia ser detectado com a antipartícula, mas novos dados estão abalando esta visão.

Descoberta em experimentos

A descoberta do topônio foi feita de forma independente nos experimentos CMS e ATLAS no LHC. Segundo os pesquisadores, foi medida uma quantidade maior de quarks top com baixa energia cinética, o que possibilita a formação de topônio. As primeiras indicações de topónio já estavam na experiência CMS em 2016, que foi reforçada com dados adicionais de 2017 e 2018. O ATLAS conseguiu confirmar a ligação utilizando os seus próprios dados, o que sublinha ainda mais a relevância dos resultados.

Laurids Jeppe, estudante de doutorado na Universidade de Hamburgo, enfatiza que a precisão alcançada na medição de processos raros é notável. Os resultados alcançados foram realizados na Conferência de Física de Altas Energias da Sociedade Europeia de Física.

Além disso, as análises do experimento CMS revelam uma propriedade inesperada no comportamento dos quarks top. Esta observação sugere que os quarks top formam brevemente um “estado quase ligado” com as suas antipartículas, chamado topónio. Esta descoberta não é apenas surpreendente, mas também pode prefigurar novas partículas que testam os limites do atual Modelo Padrão da física de partículas.

Medições e seu significado

O experimento CMS descobriu que a seção transversal de produção para o excesso de pares quark-antiquark superiores era de 8,8 picobarns (pb), com uma incerteza de 1,3 pb, alcançando um nível de confiança de “cinco sigma”. A colaboração ATLAS descobriu que os mesmos efeitos foram confirmados nos dados gerais do LHC Run-2, medindo a seção transversal de produção em 9,0±1,3 pb e excluindo modelos significativos que ignoram a formação de um estado quase ligado.

Um modelo explicativo alternativo poderia envolver a existência de uma nova partícula com massa próxima ao dobro da massa do quark top. No entanto, para interpretar conclusivamente os fenômenos, é necessária uma modelagem precisa do comportamento de quarks e glúons em colisões de alta energia.

A descoberta do Topônio não só expandiria a compreensão da Quarkonia, mas também direcionaria o cenário da pesquisa para novas formas de estudar a interação forte. Estas formações de pares quark-antiquark pesados ​​já representam as descobertas anteriores de charmoniano e bottomoniano na década de 1970, e espera-se que a terceira fase em curso do LHC forneça dados adicionais para explorar ainda mais as interações quark-antiquark de topo.