Físicos que trabalham na experiência LHCb no CERN encontraram evidências de um decaimento de partícula tão raro que acontece aproximadamente uma vez em 10 mil milhões de decaimentos, encerrando uma busca que dura há mais de 40 anos.
O resultado diz respeito a uma partícula beauty — um hádron de vida curta contendo um quark bottom — produzida em colisões de protões de alta energia dentro do Grande Colisor de Hadrões. A colaboração relatou a observação esta semana.
Porque vale a pena perseguir um decaimento raro
Os decaimentos raros são úteis precisamente porque são raros. No Modelo Padrão, a probabilidade de um determinado decaimento pode ser calculada com elevada precisão. Se uma experiência medir uma taxa diferente dessa previsão, a discrepância apontaria para partículas ou forças ainda não observadas.
Encontrar o decaimento à taxa esperada é, portanto, um teste de que o quadro padrão sobrevive num ponto onde poderia ter falhado. Também exclui uma série de modelos propostos que previam uma taxa diferente.
Como foi feita a medição
O detetor LHCb foi concebido para identificar partículas produzidas em colisões de protões e rastrear as suas trajetórias em curtas distâncias. As partículas beauty decaem dentro do detetor numa fração de nanossegundo, pelo que a experiência depende de rastreamento preciso e identificação de partículas para reconstruir o que foi produzido e como se desintegrou.
Separar o sinal do ruído de fundo exigiu analisar um conjunto de dados muito grande recolhido ao longo de vários anos de funcionamento. A colaboração disse que o resultado está de acordo com o Modelo Padrão e que a medição agora estabelece limites mais rigorosos para várias classes de modelos de nova física.
O que vem a seguir
O Grande Colisor de Hadrões está a entrar num período de atualizações destinadas a aumentar a taxa de colisões e o volume de dados registados. Mais dados permitirão ao LHCb confirmar a observação e medir decaimentos relacionados com maior precisão.
Os físicos há muito que esperavam que a nova física, se existir em energias acessíveis, aparecesse primeiro em processos fortemente suprimidos no Modelo Padrão. Até agora, essas buscas encontraram concordância em vez de desvio, o que é em si um resultado: diz aos teóricos onde as novas partículas não podem estar escondidas.