1771: O Grande Colisionador de Hadrões acaba de dar à luz uma partícula incomum

CIÊNCIA

CERN / LHCb Collaboration

O Grande Colisionador de Hadrões (LHC), celebrizado pela descoberta do Bosão de Higgs, acaba de dar à luz uma nova partícula. Baptizada de Pc (4312) +, a partícula recém-descoberta faz parte da classe dos pentaquarks e pode abrir caminho para a compreensão da estrutura da matéria no Universo.

A descoberta, anunciada pela Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear (CERN), revela que a descoberta é fruto de um estudo levado a cabo por Tomasz Skwarnicki, professor de Física na Faculdade de Artes e Ciências da Universidade de Syracuse, nos Estados Unidos.

De acordo com a nova publicação, cujos resultados foram esta semana publicados na página oficial do LHC, a descoberta evidenciou novos dados sobre a classe dos pentaquarks, classe de partículas muito raras que consistem, tal com o nome indica, em partículas subatómicas compostas por cinco quarks.

Em meados de 2015, uma equipa de físicos que trabalhava no detector do LHC, localizado na Suíça, encontrou pela primeira vez estas partículas. Na época, foram observadas duas partículas desta classe, que acabaram por ser baptizadas de Pc (4450) + e Pc (4380) +.

Agora, volvidos quatro anos após a primeira observação, Skwarnicki analisou mais dados recolhidos do LHC, conseguindo estudar com mais detalhe estas partículas. Além de ter descoberto uma nova partícula, nota a página, o cientista conseguiu ainda revelar uma estrutura mais complexa do que a encontrada anteriormente.

“Até agora, achávamos que um pentaquark era composto por cinco partículas elementares [quarks] juntas, e as nossas descobertas mostram o contrário”, disse Skwarnicki citado em comunicado divulgado pelo portal Phys.org.

O procedimento experimental de Skwarnicki, que usou o dobro da força utilizada anteriormente, permitiu à equipa de cientistas observar as estruturas dos pentaquarks de “forma mais clara do que antes”, permitindo ainda recolher dez vezes mais dados.

“O que pensávamos ser um pentaquark acabou por ser duas partículas, com pouco espaço entre elas”, explicou o cientista. A descoberta, segundo explicou, foi detectada através de um trio de picos estreitos nos dados do LHC. Cada um destes picos refere-se a um determinado pentaquark, um em especial está dividido em duas partes: um barião (que contêm três quarks) e um mesão (que contêm dois quarks).

A mesma nota sublinha outro aspecto “único” sobre estes três pentaquarks já descobertos: a sua massa é ligeiramente menor do que a soma das suas partes. Neste caso em específico, a massa é menor do que a soma do barião e o mesão.

“Os pentaquarks podem não desempenhar um papel importante no material de que somos feitos, mas a sua existência pode afectar significativamente os nossos modelos de matéria que são encontrados noutras partes do Universo, como as estrelas de neutrões”, rematou.

À semelhança do que aconteceu com o Bosão de Higgs, também conhecido como A Partícula de Deus, os pentaquarks foram teorizados durante anos. Durante muito tempo, os cientistas não consideravam provável a sua existência. Em 2015, e graças ao acelerador de partículas do CERN, esta ideia caiu por terra – afinal, os pentaquarks existem e foram já observados três “espécimes”.

SA, ZAP //

Por SA
28 Março, 2019

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1530: O novo (e ambicioso) acelerador de partículas do CERN terá o dedo de Musk

Animatron-io / Deviant Art

O multimilionário Elon Musk, director executivo da Tesla e da Space X, vai suportar um quinto do custo do novo e ambicioso acelerador de partículas projectado pelo Laboratório Europeu de Física de Partículas (CERN). 

No início do ano, o CERN revelou os seus planos para a construção de um novo acelerador de partículas, que irá suceder ao Grande Colisionador de Hadrões (LHC), celebrizado pela descoberta do Bosão de Higgs em meados de 2013.

De acordo com o projecto divulgado pelo laboratório europeu, o novo acelerador, baptizado de Future Circular Collider (FCC), será quatro vezes maior e dez vezes mais potente do que o pioneiro LHC. O plano do CERN passa por criar uma “poderosa ‘fábrica de Higgs’”, garantindo o futuro do estudo da Física de partículas pós-LHC, que parará em 2040.

As escavações do FCC custarão cerca 5,7 mil milhões de euros, e, segundo noticia a RT, Elon Musk participará, através da Boring Company, com uma quinta parte do custo estimado. Através do Twitter, o multimilionário revelou que a directora do CERN o questionou sobre a possibilidade da sua empresa de escavação de túneis participar nas obras. “Pouparia provavelmente mil milhões de euros”, atirou Musk na mesma rede social.

Em declarações ao The Independent, um porta-voz do CERN adiantou que Musk se reuniu com a directora do CERN, Fabiola Gianotti, dando conta que ambos tiveram uma “breve discussão informal”, na qual discutiram a possibilidade de a The Boring Company assumir a escavação do mega-túnel.

“Tendo em vista projectos para futuros aceleradores maiores, o CERN está de facto aberto a novas tecnologias de custo efectivo que poderiam levar à sua implementação, incluindo os túneis que serão necessários”, adiantou o porta-voz.

“Dito isso, por favor, note que não vamos começar a escavar um túnel tão cedo”, frisou.

A The Boring Company, que Musk já descreveu como uma “espécie de empresa de hobby”, trabalha com projectos de mobilidade subterrânea assente em túneis de baixo custo. No passado Dezembro, apresentou uma fracção de um túnel que está a ser construido para que os carros consigam caminhos alternativos a altas velocidades.

SA, ZAP //

Por SA
29 Janeiro, 2019

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1485: Há vida pós-LHC. CERN planeia acelerador de partículas dez vezes mais potente

FCC Study / CERN
Modelo do interior do futuro FCC

O futuro da Física de Partículas começa a ganhar forma. O CERN (Laboratório Europeu de Física de Partículas) detalhou esta terça-feira os seus planos para o novo acelerador de partículas que irá suceder o Grande Colisionador de Hadrões (LHC), celebrizado pela descoberta do Bosão de Higgs.

De acordo com a instituição, que já em 2014 tinha avançado com um estudo de viabilidade do projecto, o novo acelerador de partículas, baptizado de Future Circular Collider (FCC), será quatro vezes maior e dez vezes mais potente do que o pioneiro LHC.

O documento elaborado pelo CERN apresenta diferentes opções para um grande e circular acelerador, projectado para ter 100 quilómetros de diâmetro – um número impressionante tendo em conta os 27 modestos quilómetros que formam o LHC.

“O relatório do projecto conceptual do FCC é feito notável. [O FCC] tem um imenso potencial para melhorar o nosso conhecimento sobre a Física fundamental e avançar em muitas tecnologias com grande impacto na sociedade” disse a directora-geral do CERN, Fabiola Gianotti, citada numa nota de imprensa

CERN
Layout proposto para o futuro acelerador de partículas

“O grande objectivo é construir um anel acelerador supercondutor de protões de 100 quilómetros [o LHC tem 27 quilómetros] com uma energia até 100 TeV [tera-electrão-volts, unidade de medida de energia], o que implica uma ordem de grandeza acima do LHC”, nota Frédérick Bordry, diretor de Aceleradores e Tecnologia do CERN

O CERN pretende que o sucessor do LHC continue a explorar o Bosão de Higgs, descoberto em 2014 e celebrizado como “Partícula de Deus” entre a comunidade científica. Para a organização europeia, a nova estrutura circular oferecerá “oportunidades únicas” para estudar esta partícula, podendo mesmo vir a ser uma “poderosa ‘fábrica de Higgs‘”, onde será possível detectar novos e raros processos, bem como medir partículas já conhecida com taxas de precisão nunca antes alcançadas.

O FCC custará cerca de 9 mil milhões de euros, incluindo já 5 mil milhões de euros em trabalhos de engenharia civil para perfurar um túnel destas dimensões. Segundo o CERN, este poderoso colisionador de partículas estaria ao serviço da comunidade científica durante 10 a 15 anos, podendo iniciar a sua actividade em 2040, época em que a actividade do LHC chegará ao fim.

Além deste custo, seriam ainda necessários 15 mil milhões de euros adicionais para um supercondutor de protões, que seria depois utilizado neste mesmo túnel e que que poderia começar a operar em finais de 2050.

Um “laboratório do mundo” substituirá o LHC

A nova estrutura circular “mostra à comunidades os princípios e a viabilidade do Colisionador Circular do Futuro pós-LHC”, explicou Michael Benedikt, físico do CERN e líder do novo projecto, em declarações ao Gizmodo. O FCC “mostra que existe um cenário físico coerente e confiável para a implementação de um projecto de maior escala que poderia continuar a alimentar a Física de alta energia”, sustentou o cientista.

O futuro acelerador do CERN, que contou na sua projecção com a colaboração de 1300 especialistas oriundos de 150 universidades, pode ter também um papel importante no estudo da matéria escura, que sabemos existir e em grande abundância no nosso Universo, mas apenas pela sua interacção gravitacional.

FCC Study / CERN
Um dos primeiros protótipos produzidos para o LCC

Não é ainda certo que esta enorme estrutura venha a ser construída, mas os cientistas estão confiantes: “Se o dinheiro puder ser encontrado de forma credível para iniciar o projecto, então estou convencido de que o CERN conseguirá construí-lo com sucesso“, considerou Brian Foster, professor de Física experimental na Universidade de Oxford, em declarações ao jornal britânico The Guardian.

“Idealmente, um projecto do tipo do FCC seria um catalisador para fundar um verdadeiro laboratório mundial, que é o próximo passo obviamente. Afinal, O CERN é claramente – e de forma não oficial o laboratório da Física de partículas do mundo. Mas isto não significa que os países asiáticos ou os Estados Unidos deixaria de ter os seus próprios programas regionais: a maioria dos físicos dos Estados Unidos já está envolvida no LHC”, rematou

A par da intenção do CERN em proliferar o trabalho do Grande Colisonador de Hadrões, só a China anunciou estar a construir um acelerador de partículas maior do que este, localizado na fronteira franco-suiça.

De qualquer das formas, há vida pós-LHC e o recém-planeado LCC tem potencial para nos fazer “esquecer” rapidamente do “pai” da mítica “Partícula de Deus“.

SA, ZAP //

Por SA
17 Janeiro, 2019

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1374: Grande Colisionador de Hadrões em paragem técnica até 2021

CIÊNCIA

Ars Electronica Festival / Flickr
O actual acelerador de partículas com 27km de circunferência

O maior acelerador de partículas do mundo, localizado na fronteira franco-suíça, entrou esta terça-feira numa nova paragem técnica que se prolongará até à primavera de 2021, altura em voltará a colidir protões após trabalhos de beneficiação, foi anunciado.

O Grande Colisionador de Hadrões foi desligado às 06:00 em Genebra (05:00 em Lisboa), com os operadores da sala de controlo do Laboratório Europeu de Física de Partículas (CERN) a darem “por concluído” o segundo período (2015-2018) de funcionamento da máquina, informou em comunicado o Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas (LIP), que representa cientificamente Portugal no CERN.

Durante a paragem técnica do Grande Colisionador de Hadrões (Large Hadron Collider, LHC), os cientistas portugueses “estarão ocupados com a análise da enorme quantidade de dados recolhidos e nos melhoramentos nos detectores de que são responsáveis”, adianta o LIP. Equipas de investigadores portugueses participam em duas experiências envolvendo dois detectores de partículas do acelerador (ATLAS e CMS).

Concluído o upgrade do acelerador, que inclui a instalação de componentes mais potentes, a máquina ficará apta a colidir mais partículas subatómicas, a uma energia ligeiramente superior à actual, esperando os físicos aprofundar o conhecimento das propriedades do bosão de Higgs, partícula elementar celebrizada como a “Partícula de Deus” e descoberta em 2012 em experiências feitas com o acelerador.

Ao mesmo tempo que decorre a nova paragem técnica, continuam as obras de construção civil iniciadas em Junho e que visam melhorar o desempenho do acelerador a partir de 2026, altura em que a máquina começará a produzir ainda mais colisões e mais dados, em modo de alta de luminosidade.

No acelerador, um túnel circular de 27 quilómetros, são geradas colisões de protões (que são hadrões) e iões pesados a altas energias para se compreender melhor a composição do Universo.

A máquina, que fez 10 anos em Setembro, tem uma ‘esperança de vida’ até 2040. Em 2025, decisões terão de ser tomadas quanto à construção de um novo acelerador de partículas, para o qual foram desenhadas duas soluções.

Uma sugere um acelerador circular de 100 quilómetros (mais 73 quilómetros do que o perímetro do LHC) que poderá fazer colisões de protões a uma energia oito vezes mais elevada do que a do LHC e entre electrões e positrões (anti-partículas dos electrões).

O segundo cenário aponta para a construção de um acelerador rectilíneo com o comprimento inicial de 11 quilómetros (podendo chegar no final aos 50 quilómetros) para colidir electrões e positrões.

ZAP // Lusa

Por ZAP
4 Dezembro, 2018

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1246: Cientistas do CERN podem ter descoberto nova “partícula fantasma”

inphoar / Deviant Art
Conceito artístico dos fenómenos que ocorrem no Large Hadron Collider (LHC), acelerador de partículas do CERN

Ainda não está confirmado, mas o Grande Colisionador de Hadrões pode ter detectado uma nova e inesperada partícula. Os teóricos estão entusiasmados, enquanto os experimentalistas se mostram cépticos. Os cientistas investigam agora se a partícula, apelidada de “partícula fantasma”, foi realmente identificada no acelerador de partículas do CERN. 

Recorrendo ao Compact Muon Solenoid (CMS), detector multi-funcional do acelerador, a equipa de cientistas diz ter encontrado um sinal que pode ser o cartão de visita de uma nova partícula com o dobro da massa de um átomo de carbono. No entanto, e justificando o cepticismo, a “partícula fantasma” não encaixa nas teorias.

Por esse mesmo motivo, e de acordo com o artigo disponibilizado em pré-publicação no arXiv, a confirma-se a sua existência, a partícula pode causar algum alvoroço na Física. A publicação terá agora que passar pela revisão dos pares.

“Eu diria que os teóricos estão entusiasmos e os experimentalistas estão muito cépticos”, disse Alexandre Nikitenko, teórico da equipa do CMS que analisou os dados recolhidos, em declarações ao The Guardian. “Como físico, devo ser muito crítico, mas, como autor da análise, devo ter algum optimismo também”.

Apesar de a equipa de cientistas ter discutido os novos dados recolhidos, pode levar bastante tempo até que descubra se a “partícula fantasma” é ou não efectivamente real. A descoberta sugere uma acumulação de muões – electrões pesados – no interior do CSM.

De acordo com a publicação, a partícula tem uma massa de 28 GeV, que corresponde a um quarto da massa do Bosão de Higgs (125 GeV) – partícula que sabemos existir desde 2013 graças ao LHC, tendo depois sido celebrizada como a “Partícula de Deus“.

Confirmar se esta partícula é ou não real não será tarefa fácil, podendo mesmo levar um ano para o conseguir. No entanto, e tal como nota o Science Alert, a sua confirmação não será exactamente uma mudança fracturante no campo da Física.

Contudo, e tal como explicaram os cientistas a sua existência é um fenómeno “estranho”, uma vez que uma massa foi formada onde não era expectável encontrar nenhuma massa. O sinal detectado pode ser apenas uma falha, resultante do ruído aleatório do LHC.

Como são detectadas as novas partículas

Localizado na fronteira entre a França e a Suíça, o LHC cria novas partículas ao esmagar protões subatómicos a uma velocidade semelhante à da luz. Quando estas partículas se encontram, a energia da colisão é convertida em massa e, aí, as partículas ficam em linha com a célebre equação de Einstein (E=mc2), como explica o diário britânico.

Muitas das partículas criadas no LHC são altamente instáveis, decaindo imediatamente para partículas mais leve e estáveis como os fotões e electrões. E é exactamente por estas partículas que os cientistas procuram: um excesso de fotões e electrões pode denotar, aparentemente e de acordo com um impacto registado nos dados recolhidos, a existência de uma nova partícula.

Mas, e como seria esperar da Física de partículas, descobrir uma partícula não é tão simples quanto isso. Os progressos registados podem ser apenas flutuações estatística que vão surgindo de forma mais habitual do que os físicos gostariam.

Por tudo isto, a melhor forma de validar uma nova partícula passa incontornavelmente por analisar mais dados. Só assim é que o “lixo” estatístico acaba por desvanecer – e é exactamente isso que os cientistas farão agora com os dados da “partícula fantasma”.

É ainda muito cedo para nos deixamos levar por todo o entusiasmo dos novos dados, ficando, para já, a descoberta por confirmar. No entanto, há uma coisa que é certa – este é um grande momento para Física.

SA, ZAP // IFLScience / ScienceAlert

Por SA
6 Novembro, 2018

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1170: ALPHA-g. Criado o primeiro detector de anti-gravidade

Stu Shepherd / TRIUMF

O ALPHA-g está pronto para fazer a sua estreia: esta máquina de 200 quilos foi criada para medir os efeitos de uma suposta “anti-gravidade”.

Numa luta contra o tempo, os cientistas estão a apressar-se a ligar o novo detector que irá explorar os efeitos da gravidade sobre a matéria antes que o o laboratório da Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear (CERN) seja desactivado durante dois anos.

O detector anti-gravidade foi proposto, pela primeira vez, em 2013. Nos últimos meses, os criadores do ALPHA-g trabalharam intensamente em Vancouver, no Canadá, para concluir a sua criação. Eis que, em Julho, o ALPHA-g foi enviado para o CERN, o único local no mundo que pode fornecer a quantidade de antimatéria necessária para o seu funcionamento.

Como o CERN irá sofrer uma pausa, já no dia 12 de Novembro, os cientistas pretendem, até lá, resolver os problemas técnicos que surjam e conduzir algumas experiências de anti-gravidade no instrumento.

Entender se a antimatéria obedece às mesmas leis da gravidade, como a matéria, é um passo importante para confirmar décadas de teorias postuladas por físicos.

A antimatéria é exactamente como a matéria regular, aquela que compõe as estrelas, planetas e todos os objectos observáveis no universo. No entanto, exibe algumas propriedades quânticas opostas. Enquanto que a matéria regular tem electrões carregados negativamente, a antimatéria tem positrões, carregados positivamente, por exemplo.

E no que diz respeito às propriedades gravitacionais, serão elas semelhantes ou opostas? Por outras palavras, a antimatéria cai para cima ou para baixo?

A grande aposta para responder a esta pergunta é o detector ALPHA-g. Enquanto outros detectores ALPHA eram orientados horizontalmente com câmaras estreitas, o mais recente é orientado verticalmente.

Com 2,3 metros de altura, o ALPHA-g possui enormes rolos que circundam a câmara, criando um campo magnético capaz de conter átomos de “anti-hidrogénio” como se estivessem presos numa garrafa de plástico.

Na prática, em vez de uma garrafa normal, imagine uma garrafa com uma tampa na parte superior e na parte inferior. Durante as experiências, o campo magnético deve ser manipulado com precisão para que as tampas, tanto a superior como a inferior ,“se abram” simultaneamente.

Através desta experiência, os físicos conseguirão observar se os átomos de anti-hidrogénio caem como a matéria normal na presença do campo gravitacional da Terra, ou se se movem para cima, desafiando a gravidade.

Ainda que esta última possibilidade seja muito improvável, se for observada, a nossa compreensão actual do universo, conforme descrito pela teoria da relatividade geral de Einstein, precisará de ser revista. “Se nos depararmos com alguma diferença entre o hidrogénio e o anti-hidrogénio, precisaremos de reescrever a teoria“, explica Makoto Fujiwara, cientista líder da equipa.

Daqui a dois anos, quando o CERN reabrir, os cientistas querem obter medições repetidas e mais precisas dos efeitos gravitacionais da antimatéria. Por enquanto, a equipa do ALPHA espera, pelo menos, observar se a antimatéria sobe ou desce.

Por ZAP
20 Outubro, 2018

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1152: Cientistas alcançam a primeira aceleração de electrões em ondas de plasma

rupertomiller / Flickr
Detalhe do LHC, Large Hadron Collider, acelerador de partículas do CERN

Físicos demonstraram uma nova técnica para acelerar electrões a energias muito altas em distâncias muito curtas, uma técnica que permitirá alcançar novos avanços na física de partículas a preços mais modestos.

O Large Hadron Collider (LHC) da Organização Europeia para Pesquisa Nuclear (CERN) é considerado o maior acelerador de partículas do mundo. O acelerador encontra-se num túnel de 27 quilómetros de circunferência, a uma profundidade de 175 metros abaixo da fronteira franco-suíça, em Genebra. Foi ele o principal responsável pela descoberta do bosão de Higgs.

Apesar de ter havido alguns desenvolvimentos na tecnologia do acelerador de partículas, as tecnologias usadas até hoje só podem ser aprimoradas e expandidas com uma grande despesa. Esta razão financeira faz com que seja mais difícil tornar os aceleradores de alta energia mais úteis… mas é extremamente necessário.

Uma equipa internacional de físicos, que trabalha no Advanced Acceleration Acceleration Driven Plasma Wakefield (AWAKE), no CERN, realizaram uma experiência inovadora que demonstra uma nova forma de acelerar electrões a altas energias, reduzindo drasticamente o tamanho dos aceleradores e, assim, reduzindo, também drasticamente, os custos. O artigo científico foi publicado no dia 29 de Agosto na revista Nature.

“Esta recente tecnologia desenvolvida pelo AWAKE vai concretizar uma mudança de paradigma no desenvolvimento de futuros aceleradores de partículas de alta energia”, diz Moses Chung professor e membro da equipa.

“Esta conquista poderá permitir que os engenheiros reduzam drasticamente o tamanho dos aceleradores de partículas, reduzindo as vastas quantias de dinheiro normalmente necessárias para construí-los”. Além disso, acrescenta, “as colisões de partículas de alta energia que essas instalações produzem permitem que os físicos investiguem as leis fundamentais da natureza, fornecendo a base para avanços futuros”.

Habitualmente, as ferramentas usadas nas experiências da física de partículas usam campos eléctricos oscilantes – as cavidades de radiofrequência – e ímanes de alta potência para acelerar partículas a altas energias.

Como uma opção alternativa e mais em conta surge o acelerador wakefield: os físicos enviam um feixe de electrões, protões ou lasers através de um plasma. Os electrões livres no plasma movem-se em direcção ao feixe, ultrapassam-no e regressa, criando uma bolha atrás do feixe e campos eléctricos intensos.

Os campos eléctricos extremamente fortes foram conseguidos através de um conjunto de electrões, que foram acelerados até 2GeV em, aproximadamente, 10m de plasma e medidos usando um espectrómetro magnético. Segundo o EurekAlert, esta técnica tem o potencial de acelerar os electrões para a escala TeV em apenas único estágio de aceleração.

O programa está ainda em fase inicial, mas promete ser um passo importante no caminho para a realização de novas experiências de física de partículas de alta energia.

ZAP //

Por ZAP
16 Outubro, 2018

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1089: Cientistas do CERN descobriram duas novas partículas (e pode haver uma terceira)

kotedre / DeviantArt
Detalhe do LHC, Large Hadron Collider, acelerador de partículas do CERN

Óptimas notícias para a Física de Partículas. Cientistas do CERN observaram duas partículas nunca antes vistas no Grande Colisionador de Hadrões (LHC) – e rastrearam evidências de uma terceira.

As duas novas partículas, previstas no modelo padrão de quarks, são bariões – a mesma família de partículas dos protões que são utilizados nos procedimentos científico de aceleração de partículas do LHC.

Os bariões são as partículas que mais abundantemente compõem o Universo, incluindo protões e neutrões – as partículas ecompostas por três partículas fundamentais, os quarks. Estes quarks têm ainda quatro tipos: up, down, top, bottom, charm e strange.

Os protões consistem em dois quarks up e um down. Já os neutrões, possuem um quark up e dois down. No entanto, as partículas recém-descobertas no Grande Colisionador de Hadrões têm uma composição ligeiramente diferente.

As novas partículas – apelidadas de Named Σb(6097)+ and Σb(6097) – consistem em dois quarks up e um bottom e em dois quarks down e um bottom, respectivamente.

As novas partículas subatómicas são conhecidas como bariões inferiores e, estão relacionadas com outras quatro partículas observada no Fermilab – laboratório especializado em Física de partículas nos Estados Unidos.

Contudo, as novas observações marcam a primeira vez que os cientistas detectaram estas contra-partes de massa superior – cerca de seis vezes mais massivas que um protão.

A terceira partícula

Quanto à terceira partícula, que ainda não foi confirmada, os físicos acreditam que possa ser um estranho tipo de uma partícula composta chamada de tetraquark. Estas partículas são um tipo exótico de mesão, normalmente constituído por dois quarks.

No entanto, um tetraquark é composto por quatro quarks, tal como o nome indica – na verdade, são dois quarks e dois antiquarks.

Até agora, as evidências observadas de tetraquarks têm sido bastante difíceis de definir, e o mesmo se aplica a esta terceira partícula. A evidência da possível terceira partícula foi apelidada de Zc(4100) e inclui dois quarks charm pesados, sendo observados no decaimento de mesões B (os mais pesados).

Os investigadores disponibilizaram recentemente dois artigos em pré-publicação sobre a descoberta, um sobre as partículas confirmadas, os bariões inferiores, e outro sobre a terceira partícula candidata.

O Grande Colisionador de Hadrões, o maior acelerador de partículas de mundo, vai certamente continuar a maravilhar-nos com as novas descobertas no mundo da Física de partículas. Até lá, podemos sempre recordar as descobertas anteriores.

No final de Agosto, e pela primeira vez, os físicos observaram o bosão de Higgs a decair num par de partículas ainda mais pequenas. Esta partícula subatómica, celebrizada como a Partícula de Deus, deu destaque ao laboratório internacional em 2013, quando a sua descoberta foi anunciada.

Por ZAP
30 Setembro, 2018

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934: Ao fim de seis anos, físicos observam desintegração do bosão de Higgs

Cientistas que trabalham com o maior acelerador de partículas do mundo observaram fenómeno previsto pela teoria mas nunca antes registado

Físicos do CERN fazem nova descoberta associada ao Bosão de Higgs
© REUTERS/Denis Balibouse

O Laboratório Europeu de Física de Partículas (CERN), situado em Genebra, Suíça, anunciou esta terça-feira uma nova descoberta associada ao famoso bosão de Higgs. Ao fim de seis anos, os físicos que trabalham com o maior acelerador de partículas do mundo, o LHC, anunciam tê-lo visto a desintegrar-se. A situação foi anunciada pelo CERN em várias publicações científicas.

De acordo com o relato da revista Science, os físicos acreditam que o bosão de Higgs se desintegra em 57% das vezes, mas sublinham que a sua observação não é fácil. Formado por uma única partícula subatómica, que pesa 130 protões, o Higgs tem uma durabilidade ínfima, de dez trilionésimos de um nano segundo, antes de se desintegrar em partículas menos massivas.

Mas, ao fim de seis anos de pesquisa, os físicos do CERN conseguiram identificar uma desintegração em partículas fundamentais, conhecidas como quarks bottom, ou quarkb, o segundo mais pesado dos seis tipos de quark.

Os quarks são partículas subatómicas que compõem elementos pesados de matéria, como o protão.

Os físicos referem que a observação agora alcançada é importante para a exploração do bosão, considerado fundamental para explicar por que razão algumas partículas têm massa.

Simultaneamente, os resultados mostram que foi alcançado um profundo entendimento entre os dados recolhidos e o controlo dos ruídos de fundo – os dados “lixo” que são captados em todas as medições, criando alguma incerteza nas observações.

Esta observação é considerada já como um passo fundamental na campanha dos cientistas para ver se o bosão se realmente se decompõe nas várias combinações de partículas nas taxas previstas pelo chamado Modelo Padrão – a teoria científica mais completa que temos sobre o funcionamento da natureza a nível quântico. Mas se as taxas de desintegração não corresponderem às previsões teóricas, isso será um sinal claro de que novas partículas ainda precisam ser descobertas. Estas, espera-se, podem estar ao alcance do LHC (Large Hadron Collider).

Diário de Notícias
DN
28 Agosto 2018 — 20:25

(Foi corrigido 1 erro ortográfico ao testo original)

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924: Cientistas a um passo de arrefecer a antimatéria (e de a compreender)

Animatron-io / Deviant Art
Conceito artístico representativo dos fenómenos que ocorrem no acelerador de partículas do CERN

O Laboratório Europeu de Física de Partículas (CERN) “alcançou um maior nível na compreensão da antimatéria” ao observar, pela primeira vez, a transição electrónica Lyman-alfa num átomo de anti-hidrogénio.

Ainda estamos a descobrir, passo a passo, o que é a antimatéria. No entanto, físicos do Laboratório Europeu de Física de Partículas (CERN) estão um passo mais perto de arrefecer a antimatéria através de lasers, um marco que pode ajudar a desvendar os seus mistérios.

A antimatéria é essencialmente o oposto da matéria “normal”. Embora os protões tenham uma carga positiva, os seus equivalentes de antimatéria – os antiprotões – têm a mesma massa, mas uma carga negativa.

Os electrões e as suas anti-partículas correspondentes, os positrões, têm a mesma massa, sendo que a única diferença está na carga: negativa para electrões e positiva para positrões.

Quando uma partícula encontra o seu equivalente de antimatéria, as duas partículas aniquilam-se. Teoricamente, o Big Bang deveria ter produzido uma quantidade igual de matéria e antimatéria e, nesse cenário, as partículas deveriam ter-se aniquilado umas às outras. Mas não foi isso que aconteceu: o Universo parece ter mais matéria do que antimatéria.

Os cientistas não sabem porque é que isso acontece e o motivo pelo qual a antimatéria é tão difícil de estudar, mas estão perto de descobrir. Para isso, físicos do CERN estão a tentar arrefecer antimatéria.

Com a ajuda do Aparelho Físico Anti-hidrogénio a Laser (ALPHA), os investigadores combinaram antiprotões com positrões para formar átomos de hidrogénio. Os cientistas prenderam essas partículas no vácuo e, com a ajuda de pulsos de laser, os átomos anti-hidrogénio passaram pela transição Lyman-alfa.

A Lyman-alpha é uma das transições electrónicas descobertas no átomo de hidrogénio há mais de um século pelo físico Theodore Lyman e permite aos astrónomos explorar o espaço existente entre duas galáxias e testar os modelos cosmológicos.

No caso dos estudos sobre a antimatéria, a transição Lyman-alfa “poderia permitir realizar medidas de precisão sobre a forma como o anti-hidrogénio reage à luz e à gravidade“. Takamasa Momose, um dos investigadores, diz que este fenómeno “abre uma nova era na ciência da antimatéria”.

Este passo é muito importante para o arrefecimento do anti-hidrogénio. Há muito tempo que a comunidade científica utiliza lasers para arrefecer átomos e facilitar o seu estudo. Se conseguissem fazer o mesmo com átomos de antimatéria, seria possível estudá-los mais aprofundadamente.

Caso fosse encontrada “a mais mínima diferença” entre a reacção da matéria e a da antimatéria, isso permitiria consolidar os fundamentos do modelo padrão da física de partículas. Além disso, seria possível compreender melhor por que o Universo é formado quase totalmente de matéria.

Jeffrey Hangst, porta-voz do ALPHA, afirmou que estão “muito contentes com este resultado”, dado que a transição Lyma-alpha é “difícil de observar inclusive no hidrogénio”.

O CERN considera que o ALPHA, graças a este e outros resultados anteriores, “abre decididamente o caminho para experimentos de precisão que poderiam revelar certas diferenças de comportamento entre a matéria e a antimatéria”.

Por ZAP
28 Agosto, 2018

(Foram corrigidos 12 erros ortográficos ao texto original)

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809: Físicos confirmam finalmente rara interacção da Partícula de Deus

azure_radiation / Flickr
Detalhe do LHC, Large Hadron Collider, acelerador de partículas do CERN

Um grupo de físicos da pesquisa ATLAS, da Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear (CERN), confirmaram que o Bosão de Higgs decai para dois quarks bottom – um tipo de interacção que se tinha demonstrado muito difícil de provar.

A descoberta, publicada no início do mês de Julho na Phys.org, foi realizada através da combinação de dados de dois testes realizados no Grande Colisionador de Hadrões (LHC).

O Bosão de Higgs – também conhecido como Partícula de Deus – e o seu campo associado desempenham um papel essencial no Modelo Padrão da Física de Partículas. Partículas elementares como os leptões, os quarks e os bosões W e Z “adquirem” as suas diferentes massas em virtude dos seus acoplamentos únicos neste campo.

Os bosões W e Z desempenham o papel de mediador da interacção nuclear fraca, tal como os fotões representam no electromagnetismo.

Como os feixes de fotões penetram uns nos outros, os “sabres de luz electromagnético” permanecem ainda na ficção científica. No entanto, feixes de bosões W e Z podem repelir-se um ao outro, tornando-os numa espécie de “sabres de luz de interacção fraca”.

A dispersão entre bosões W e Z emitidos por quarks em colisões protão-protão é um processo raro mas, finalmente, foi observado e confirmado pela experiência ATLAS – A Toroidal LHC Apparatus. 

Procedimento experimental

Um dos principais motivos que levou à construção do LHC, o maior acelerador de partículas do mundo, era exactamente estudar este processo.

Um quark em cada um dos dois protões em colisão tem que irradiar um bosão W ou Z. Estas partículas, com uma duração extremamente curta, são capazes de “voar” a uma distância de 0,1×10-15m antes de se transformarem em outras partículas. Já a interacção com outras partículas, é limitada a uma faixa de 0,002×10-15m.

Noutras palavras, estes “sabres de luz fracos” estendem-se apenas a cerca de 1/10 do raio de um protão e têm que se aproximar um do outro a um 1/500 do raio de um protão. Esta coincidência acontece apenas uma vez a cada 200 mil milhões de interacções protão-protão, registadas tipicamente num dia de operações no LHC – é um fenómeno extremamente improvável.

Esta interacção permite ao Bosão de Higgs decair para dois quarks bottom. Embora este tipo de decadência seja responsável por quase 60% de todos os decaimentos da partícula de Deus no LHC, é extremamente complicado identificá-lo entre o enorme número de partículas que também são produzidas por colisões protão-protão em processos que não são relacionados com o Bosão de Higgs. 

De forma a encontrar esta “agulha no palheiro”, os físicos da ATLAS realizaram, antes de mais, cálculos precisos tendo por base contribuições esperadas noutros processos experimentais.

Só depois, usando dados de um teste realizado no Grande Colisionador de Hadrões que envolveu colisões de 13 TeV, a equipa conseguiu detetar o canal de decaimento de quarks bottom com uma significância estatística de 4.9 sigma.

Na Física de Partículas, é necessário que o teste de significância estatística seja de 5 sigma. Desta forma, há uma alta probabilidade das informações recolhidas não serem apenas acasos ou erros estatísticos. Tendo em conta a discrepância da significância estatística, os físicos decidiram reforçar os seus números com outros dados de colisões protão-protão de 7 TeV recolhidos também no LHC.

Desta forma, a equipa do ATLAS conseguiu aumentar a significância do procedimento experimental para 5.4 sigma, confirmando assim a observação desses estranhos e raros fenómenos físicos.

O Grande Colisonador de Hadrões é o maior acelerador de partículas do mundo, instalado num túnel com 27 quilómetros de circunferência na fronteira entre a França e a Suíça. Em 2013, o laboratório ganhou destaque na imprensa internacional ao detectar o Bosão de Higgs.

Por HS
30 Julho, 2018

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