Avanço na pesquisa de múons: precisão do momento magnético alcançada!

Avanço na pesquisa de múons: precisão do momento magnético alcançada!

Em 3 de junho de 2025, a colaboração Muon g-2 apresentou a sua terceira e última medição do momento magnético anômalo do múon. Esta nova análise chegou a um valor experimental de aµ = (g−2)/2 = 0,001 165 920 705 ± 0,000 000 000 148 e excedeu os objetivos iniciais com uma precisão inesperadamente alta de 127 partes por bilhão. Isto demonstra avanços notáveis ​​na medição de precisão, que desempenham um papel importante na física de partículas moderna.

As medições foram realizadas no Laboratório Nacional do Acelerador Fermi (Fermilab) e incluem dados de uma fase de pesquisa de seis anos que durou até 9 de julho de 2023. Durante esse período, foram medidos mais de 308 bilhões de múons, com a precisão da medição melhorando de 200 para 127 partes em um bilhão. Martin Fertl, da Universidade Johannes Gutenberg de Mainz, é o único pesquisador alemão na colaboração internacional Muon g-2, que reúne quase 180 cientistas de 37 instituições em sete países.

Uma olhada no experimento do múon g-2

A experiência Muon g-2 rastreia a precessão do momento magnético dos múons, que são semelhantes a eles, mas cerca de 200 vezes mais pesados ​​que os elétrons. Estas partículas fundamentais têm vidas relativamente curtas e propriedades prolongadas que são afetadas pelas flutuações do vácuo. Essas flutuações também são a razão do desvio atual do momento magnético anômalo, que se desvia cerca de 0,1% do valor teórico. O experimento usa um anel magnético supercondutor de 14 metros de diâmetro para analisar os múons sob condições controladas.

Os resultados mais recentes são consistentes com medições anteriores de 2021 e 2023, mas ofereceram dados novos e mais precisos. A Muon g-2 Theory Initiative publicou simultaneamente novas previsões para o momento magnético anômalo, que fornecem um valor teórico de aµ = (g−2)/2 = 0,001 165 920 33 ± 0,000 000 000 62 com base em cálculos QCD de rede. Este acordo poderia fornecer provas de que existem fenómenos físicos que vão além do Modelo Padrão.

Conexões com a matéria escura

A pesquisa sobre o momento magnético anômalo também poderia fornecer informações importantes sobre a matéria escura, que é considerada o alicerce básico das estruturas do universo. Os físicos procuram a matéria escura usando dois métodos: através de experimentos diretos em aceleradores de partículas, como o Grande Colisor de Hádrons, e através de estudos indiretos de processos físicos conhecidos que exigem precisão. As medições no Fermilab mostraram que os múons são capazes de procurar partículas virtuais no vácuo e, assim, potencialmente descobrir novas partículas que poderiam constituir a matéria escura.

Os experimentos do Fermilab também revolucionaram a compreensão dos cálculos teóricos que no passado divergiam das observações. No estudo mais recente, surgiram novos insights a partir de uma consideração mais detalhada das flutuações do vácuo, tornando os desvios do Modelo Padrão mais compreensíveis.

Embora a experiência Muon g-2 esteja agora concluída, ainda poderá servir como referência para medições futuras. Outra experiência no Japão está planeada para fornecer dados adicionais, embora com menor precisão, na década de 2030. O desafio é interpretar os resultados e encontrar respostas às questões levantadas pelos resultados mais recentes, incluindo a necessidade de esclarecer por que não foram descobertas novas partículas no LHC.

Revelações e desenvolvimentos recentes na física teórica deixam claro que os resultados por vezes contraditórios do múon g-2 e das experiências do LHC poderão levar a uma fase emocionante na física de partículas, na qual velhas teorias serão questionadas e novas ideias serão desenvolvidas, a fim de compreender melhor o universo e as suas forças fundamentais.

Por último, mas não menos importante, a colaboração Muon g-2 define o caminho para futuras descobertas científicas e avança na compreensão de conceitos físicos fundamentais que vão além do que anteriormente considerávamos garantido.

Mais informações e detalhes sobre o estudo podem ser encontrados aqui aqui, sobre o papel da matéria escura aqui e discutir a busca por novas partículas aqui.