DOE/Fermi National Accelerator Laboratory

Partícula estranha surpreende físicos da CDF no Fermilab

		IMAGEM:Experiências revelaram a existência de inesperadas estruturas formadas de quarks — batizadas de partículas X e Y — que não são os mésons e bárions usuais. Crédito: Fermilab Clique aqui para maiores informações

Batavia, Illinois.– Cientistas da experiência CDF do Laboratório Nacional do Acelerador Fermi do Departamento de Energia anunciaram ontem (17 de março) que encontraram indícios de uma partícula inesperada cujas curiosas características podem revelar novas maneiras pelas quais os quarks podem se combinar para formar matéria. Os físicos da CDF batizaram a partícula de Y(4140), com referência a sua massa de 4140 MeV. Os físicos não previam sua existência porque a Y(4140) parece não dar a mínima para as regras conhecidas da natureza para juntar quarks e antiquarks.

“Ela deve estar tentando nos contar alguma coisa”, disse o co-porta-voz da CDF, Jacobo Konigsberg da Universidade da Flórida.. “Até agora, não estamos certos sobre o que, mas fiquem seguros que continuaremos prestando atenção”.

A matéria, tal como a conhecemos, é composta de blocos de construção chamados quarks. Os quarks se encaixam de várias formas bem conhecidas para construir outras partículas: mésons, feitos de um par quark-antiquark, e bárions, feitos de três quarks. Até agora, não ficou claro do que, exatamente, a Y(4140) é feita.

		IMAGEM: O Tevatron produz normalmente cerca de 10 milhões de colisões próton-antipróton por segundo, criando algumas vezes partículas conhecidas como mésons B. Os cientistas da CDF descobriram indícios de que alguns mésons B decaem, inesperadamente, em uma estrutura de quarks intermediária chamada de Y(4140). Crédito: Fermilab. Clique aqui para maiores informações

A partícula Y(4140) decai em um par de outras partículas, a J/psi e a phi, o que sugere aos físicos que ela pode ser uma composição de quarks charm e anticharm. No entanto, as características desse decaimento não se enquadram nas expectativas convencionais para este arranjo. Outras possíveis interpretações, além de uma simples estrutura quark-antiquark, são: partículas híbridas que também contenham glúons, ou mesmo combinações de quatro quarks.

Os cientistas da CDF observaram as partículas Y(4140) no decaimento de uma partícula muito mais comumente produzida que contém um quark bottom, o méson B+. Peneirando trilhões de colisões próton-antipróton no Tevatron do Fermilab, os cientistas da CDF identificaram uma pequena amostragem de mésons B+ que não decaiam no padrão esperado. Análise posteriores mostraram que os mésons B+ estavam decaindo em Y(4140).

A partícula Y(4140) é o membro mais novo de uma família de partículas com características similarmente desusadas observadas nos vários últimos anos por experimentadores no Tevatron do Fermilab, assim como no Laboratório KEK no Japão e no Laboratório Nacional SLAC, também do Departamento de Energia, na Califórnia.

“Nós congratulamos a CDF pelo primeiro indício da existência de um novo e inesperado estado Y que decai em J/psi e phi”, declarou o físico japonês Masanori Yamauchi, um porta-voz da experiência Belle do KEK. “Esse estado pode ser relacionado com o estado Y(3940) descoberto pela Belle e pode ser outro exemplo de um hádron exótico que contém quarks charm. Nós vamos tentar confirmar a existência desse estado com nossos próprios dados da Belle”.

Os físicos teóricos estão lutando para decodificar a verdadeira natureza dessas combinações exóticas de quarks que recaem fora da atual compreensão dos mésons e bárions. Enquanto isso, os físicos experimentais continuam alegremente a procurar por mais dessas partículas.

“Estamos ampliando nossos conhecimentos peça por peça”, declarou o porta-voz da CDF Rob Roser do Fermilab, “e, com peças suficientes, vamos entender como esse quebra-cabeças se encaixa”.

A observação da Y(4140) é o assunto de um artigo enviado pela CDF para Physical Review Letters nesta semana. Além de anunciar a descoberta da Y(4140), a colaboração CDF apresenta mais de 40 novos resultados na Conferência Moriond sobre Cromodinâmica Quântica, na Europa, esta semana, inclusive a descoberta da produção eletrofraca do quark top e um novo limite no bóson de Higgs, em consonância com os experimentadores da colaboração DZero do Fermilab. Ambas experiências estão seguindo ativamente vastos programas de física, inclusive medições sempre mais precisas dos quarks top e bottom, bósons W e Z, e a busca por novas partículas e forças.

“Graças ao desempenho notável do Tevatron, esperamos aumentar grandemente nossos dados de amostragem no próximo par de anos”, declarou Konigsberg. “Vamos estudar melhor o que descobrimos e — esperamos — realizar novas descobertas. É um período bastante excitante aqui no Fermilab”.