{"id":1801,"date":"2013-09-17T17:45:43","date_gmt":"2013-09-17T20:45:43","guid":{"rendered":"http:\/\/scienceblogs.com.br\/chivononpo\/?p=1801"},"modified":"2013-09-17T17:45:43","modified_gmt":"2013-09-17T20:45:43","slug":"primeira-medicao-experimental-da-carga-fraca-do-proton","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/chivononpo\/2013\/09\/17\/primeira-medicao-experimental-da-carga-fraca-do-proton\/","title":{"rendered":"Primeira medi\u00e7\u00e3o experimental da carga fraca do pr\u00f3ton"},"content":{"rendered":"

\"\"<\/a>
\nCarga Fraca do Proton \u00e9 Medida pela Primeira Vez<\/strong><\/a><\/p>\n

\"Q-weak
\nO Q-weak do Jefferson Lab mediu a carga fraca do pr\u00f3ton.<\/small><\/div>\n

NEWPORT NEWS, Virg\u00ednia, 17 de setembro de 2013 \u2014 Pesquisadores realizaram a primeira medi\u00e7\u00e3o experimental da carga fraca do pr\u00f3ton em uma pesquisa realizada na Instala\u00e7\u00e3o Nacional do Acelerador de Part\u00edculas Thomas Jefferson do Departamento de Energia do Governo dos EUA (Jefferson Lab).<\/p>\n

Os resultados, aceitos para publica\u00e7\u00e3o em Physical Review Letters<\/em>, tamb\u00e9m inclui medi\u00e7\u00f5es da carga fraca do n\u00eautron e dos quarks up e down. Essas medi\u00e7\u00f5es foram feitas mediante a combina\u00e7\u00e3o dos novos dados obtidos com dados publicados por outros experimentos. Embora estas medi\u00e7\u00f5es preliminares sejam as medi\u00e7\u00f5es mais precisas at\u00e9 hoje feitas, elas foram obtidas a partir da an\u00e1lise de apenas 4% do total dos dados coletados pelo experimento; a an\u00e1lise completa dos dados dever\u00e1 levar mais um ano para ser completada.<\/p>\n

A for\u00e7a fraca \u00e9 uma das quatro for\u00e7as fundamentais do nosso universo, junto com a gravidade, o eletromagnetismo e a for\u00e7a forte. Muito embora a for\u00e7a fraca s\u00f3 atue no n\u00edvel subat\u00f4mico, seus efeitos podem ser observados em nosso mundo do dia a dia. A for\u00e7a fraca desempenha um papel fundamentas nas rea\u00e7\u00f5es nucleares que ocorrem dentro das estrela e s\u00e3o respons\u00e1veis por grande parte da radia\u00e7\u00e3o natural existente no universo.<\/p>\n

O experimento Q-weak foi projetado por um grupo internacional de f\u00edsicos nucleares que se reuniram h\u00e1 mais de uma d\u00e9cada para propor uma nova medi\u00e7\u00e3o no Jefferson Lab. Eles propuseram a primeira medi\u00e7\u00e3o direta da carga fraca do pr\u00f3ton, denotada pelo s\u00edmbolo \"qpw\"\u00a0\u2013 ou seja, a intensidade do pux\u00e3o exercido pela for\u00e7a fraca dentro do pr\u00f3ton, ou, em outras palavras, o quanto o pr\u00f3ton interage atrav\u00e9s da for\u00e7a fraca. Uma vez que a carga fraca do pr\u00f3ton \u00e9 uma quantidade precisamente prevista pelo Modelo Padr\u00e3o \u2013 o arcabou\u00e7o te\u00f3rico (por\u00e9m bem testado) que descreve as part\u00edculas elementares e detalha como elas interagem \u2013 ela se torna um par\u00e2metro ideal para medir experimentalmente a exatid\u00e3o do Modelo Padr\u00e3o.<\/p>\n

Para realizar o experimento, os cientistas direcionaram um feixe muito intenso de el\u00e9trons para dentro de um contentor de hidrog\u00eanio l\u00edquido. Os el\u00e9trons foram polarizados longitudinalmente (girando ao longo ou em sentido contr\u00e1rio de seu movimento). Os el\u00e9trons que apenas resvalavam nos pr\u00f3tons (dispers\u00e3o el\u00e1stica, onde o pr\u00f3ton permanece intacto), emergiam em pequenos \u00e2ngulos e eram defletidos por poderosos eletromagnetos em oito detectores simetricamente dispostos.<\/p>\n

A for\u00e7a fraca \u00e9 muito mais fraca do que a eletromagn\u00e9tica. Em termos cl\u00e1ssicos, se pode pensar nisso como para cada milh\u00e3o de el\u00e9trons que interajam com os pr\u00f3tons atrav\u00e9s da for\u00e7a eletromagn\u00e9tica, apenas um vai interagir atrav\u00e9s da for\u00e7a fraca. Os f\u00edsicos mediram essas poucas intera\u00e7\u00f5es fracas, explorando uma importante diferen\u00e7a entre as duas for\u00e7as \u2013 a for\u00e7a fraca viola um tipo de simetria conhecido como paridade, pela qual nosso universo “destro”, mediante a rota\u00e7\u00e3o de todas as dire\u00e7\u00f5es espaciais, se torna “canhoto”. Em um mundo de paridade oposta, os el\u00e9trons que giram com seus eixos ao longo da dire\u00e7\u00e3o de seu movimento, interagem como os pr\u00f3tons atrav\u00e9s da for\u00e7a eletromagn\u00e9tica, com a mesma intensidade. Quando a intera\u00e7\u00e3o \u00e9 atrav\u00e9s da for\u00e7a fraca, os el\u00e9trons com spin “destr\u00f3giro” interagem de forma diferente dos “lev\u00f3giros”. Quando se mant\u00e9m todos os demais par\u00e2metros do experimento inalterados e somente a polariza\u00e7\u00e3o do feixe de el\u00e9trons \u00e9 revertida, os cientistas podem usar a diferen\u00e7a, ou “assimetria” das medi\u00e7\u00f5es entre as duas polariza\u00e7\u00f5es para isolar o efeito da intera\u00e7\u00e3o fraca. A meta \u00e9 medir esta diferen\u00e7a, na faixa de ~200 partes por bilh\u00e3o, t\u00e3o precisamente como poss\u00edvel. Essa precis\u00e3o \u00e9 equivalente a medir a espessura de uma folha de papel no alto da Torre Eifel.<\/p>\n

A an\u00e1lise inicial dos dados da experi\u00eancia Q-weak deram um valor para \"qpw\"\u00a0que est\u00e1 bem de acordo com a previs\u00e3o do Modelo Padr\u00e3o. No entanto, a colabora\u00e7\u00e3o disp\u00f5e de 25 vezes mais dados do que os usados nessa medi\u00e7\u00e3o inicial. O resultado final dever\u00e1 fornecer um rigoroso teste experimental para o Modelo Padr\u00e3o, fornecendo novas restri\u00e7\u00f5es para a nova f\u00edsica nas escalas de energia que est\u00e3o sendo exploradas no LHC do CERN.<\/p>\n

“Os leitores devem encarar esses resultados primeiramente como uma medi\u00e7\u00e3o da carga fraca do pr\u00f3ton. Nossa publica\u00e7\u00e3o definitiva ser\u00e1 focalizada nas implica\u00e7\u00f5es a respeito de potenciais novidades na f\u00edsica”, diz Roger Carlini, um cientista do staff do Jefferson e porta-voz da colabora\u00e7\u00e3o Q-weak.<\/p>\n

O experimento Q-weak foi originalmente aprovado em janeiro de 2002. Um per\u00edodo de instala\u00e7\u00e3o de quase um ano, come\u00e7ou em 2009, seguido por um per\u00edodo de dois anos de coleta de dados de 2010 a 2012.<\/p>\n

V\u00e1rias conquistas t\u00e9cnicas na d\u00e9cada passada tornaram este experimento poss\u00edvel. Estas incluem o feixe de el\u00e9trons de alta corrente, alta polariza\u00e7\u00e3o e extremamente est\u00e1vel produzido pelo Acelerador Cont\u00ednuo de Feixe de El\u00e9trons do Jefferson Lab; o alvo de hidrog\u00eanico criog\u00eanico com a maior pot\u00eancia no mundo; detectores Cerenkov com extrema resist\u00eancia \u00e0 radia\u00e7\u00e3o; circuitos eletr\u00f4nicos com ru\u00eddo ultra baixo para a leitura dos sinais e medi\u00e7\u00e3o precisa da corrente do feixe; e um sistema que mede a polariza\u00e7\u00e3o do feixe com uma precis\u00e3o melhor que 1%, usando um laser backscatter. Estas inova\u00e7\u00f5es t\u00e9cnicas permitiram a obten\u00e7\u00e3o de uma incerteza assombrosamente pequena de 47 partes por bilh\u00e3o para os dados divulgados at\u00e9 agora.<\/p>\n

A colabora\u00e7\u00e3o Q-weak consiste de 97 pesquisadores de 23 institui\u00e7\u00f5es nos EUA, Canad\u00e1 e Europa. O experimento foi financiado pelo Escrit\u00f3rio de Ci\u00eancias do Departamento de Energia do governo dos EUA, pela Funda\u00e7\u00e3o Nacional de Ci\u00eancias dos EUA e pelo Conselho de Pesquisas de Ci\u00eancias Naturais e Engenharia do Canad\u00e1. Tamb\u00e9m contribu\u00edram as seguintes universidades: The College of William and Mary, Virginia Tech, George Washington University e Louisiana Tech University. Apoio t\u00e9cnico de TRIUMF, MIT\/Bates e Jefferson Lab.<\/p>\n

Os resultados ser\u00e3o publicados na edi\u00e7\u00e3o de 13 de outubro (online) e 18 de outubro (impressa) da <\/span>Physical Review Letters<\/em>.<\/span><\/p>\n

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