{"id":183,"date":"2011-04-21T14:46:46","date_gmt":"2011-04-21T17:46:46","guid":{"rendered":"http:\/\/scienceblogs.com.br\/universofisico\/2011\/04\/particulas_elementares_quando\/"},"modified":"2011-04-21T14:46:46","modified_gmt":"2011-04-21T17:46:46","slug":"particulas_elementares_quando","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.blogs.unicamp.br\/universofisico\/2011\/04\/21\/particulas_elementares_quando\/","title":{"rendered":"Part\u00edculas elementares: Quando alguma coisa pode ser nada, e nada pode ser alguma coisa"},"content":{"rendered":"

Nas \u00faltimas semanas, tr\u00eas experimentos diferentes com part\u00edculas elementares causaram sensa\u00e7\u00e3o divulgando an\u00e1lises de seus resultados, dois deles com direito a destaque no New York Times. De longe o mais popular de todos foi a not\u00edcia<\/a> de que f\u00edsicos do Fermilab, nos EUA, acreditam que uma anomalia em seus dados pode ser uma nova e revolucion\u00e1ria for\u00e7a da natureza, mas tamb\u00e9m pode ser… nada<\/b>. J\u00e1 a segunda not\u00edcia<\/a> destacada no NYT, foi a de que os pesquisadores envolvidos na procura mais sens\u00edvel feita em busca das part\u00edculas que formariam a misteriosa mat\u00e9ria escura anunciaram ter encontrado… nada<\/b>. E a terceira not\u00edcia, que at\u00e9 onde vi apareceu apenas na Wired <\/a>e no blog do David Harris<\/a>, foi a de que o maior detector de neutrinos do mundo, o \u00fanico capaz de detectar essas part\u00edculas vindas das explos\u00f5es mais poderosas do universo, achou… nada<\/b>. <\/p>\n

Geralmente \u00e9 frustrante noticiar que nada foi descoberto. Talvez por isso o p\u00fablico e a imprensa tenham vibrado tanto com o an\u00fancio do Fermilab, mesmo que as chances de que a descoberta tenha algum significado sejam muito pequenas, enquanto os dois outros resultados, embora nulos, tenham mais chance de serem confirmados, especialmente a not\u00edcia que passou desapercebida pelo NYT. <\/p>\n

Sen\u00e3o, vejamos um resumo de cada uma delas.<\/p>\n

***
Nova f\u00edsica ou s\u00f3 uma flutua\u00e7\u00e3o estat\u00edstica? <\/b>

F\u00edsicos analisaram 10 mil colis\u00f5es entre pr\u00f3tons e antipr\u00f3tons registradas pelo detector CDF, do acelerador de part\u00edculas Tevatron, do Fermilab, nos EUA, que resultaram em uma part\u00edcula pesada conhecida como b\u00f3son W e dois jatos de quarks. A teoria mais aceita para as part\u00edculas elementares, o chamado Modelo Padr\u00e3o, prev\u00ea que quanto maior a energia dos jatos, menos deles devem aparecer, isto \u00e9, o n\u00famero de jatos detectados deve cair com a energia. Mas em torno da energia de 145 gigaeletrovolts parece haver um sutil pico de eventos (marcado em azul nos dados do gr\u00e1fico acima, extraido do artigo original <\/a>pelo blog Cosmic Variance<\/a>), sugerindo que jatos extras foram produzidos. <\/p>\n

Em 250 dessas colis\u00f5es, os autores da an\u00e1lise acreditam que os jatos de quarks podem ter sido produzidos por uma nova part\u00edcula subat\u00f4mica pesada, criada por uma nova for\u00e7a fundamental da natureza, al\u00e9m das quatro conhecidas. A tal for\u00e7a, segundo a an\u00e1lise, poderia ser explicada por uma velha teoria alternativa a do b\u00f3son de Higgs para explicar a massa de todas as part\u00edculas, conhecida como tecnicolor. Em vez de interagirem com o hipot\u00e9tico campo de Higgs, as part\u00edculas ganhariam suas massas interagindo com os “tecniquarks” do campo tecnicolor. <\/p>\n

Seria a descoberta de f\u00edsica de part\u00edculas mais surpreendente das \u00faltimas d\u00e9cadas, exceto que \u00e9 bem prov\u00e1vel que seja apenas uma flutua\u00e7\u00e3o estat\u00edstica. A chance \u00e9 de uma em mil, ou “um intervalo de confian\u00e7a de 3 sigma” no jarg\u00e3o dos f\u00edsicos experimentais. Pode parecer pequena, mas nas investiga\u00e7\u00f5es do resultado de colis\u00f5es subat\u00f4micas, todo cuidado \u00e9 pouco. Existem zilh\u00f5es de maneiras de se cometer erros no experimento, h\u00e1 muito ru\u00eddo de fundo, al\u00e9m do que, dada a natureza probabil\u00edstica da mec\u00e2nica qu\u00e2ntica h\u00e1 margem para os resultados variarem e, vez ou outra, essas flutua\u00e7\u00f5es podem ser grandes o bastante para serem confundidas com o sinal de uma nova part\u00edcula. Sinais estranhos de “3 sigma” como esse j\u00e1 foram vistos e depois descartados. Por isso, o padr\u00e3o oficial para se levar a s\u00e9rio um sinal desses \u00e9 que a chance dele ser uma flutua\u00e7\u00e3o estat\u00edstica seja de 1 em um milh\u00e3o, ou “um intervalo de confian\u00e7a de 5 sigmas”. A equipe do outro detector do Tevatron, o DZero deve divulgar as suas an\u00e1lises de dados parecidos nas pr\u00f3ximas semanas. E logo os detectores do  LHC devem confirmar ou descartar o achado (h\u00e1 rumores<\/a> de que um dos detectores do LHC, o ATLAS analisou colis\u00f5es parecidas e n\u00e3o viu nada…)
(Fontes adicionais: LA Times<\/a>, New Scientist<\/a>, Boing Boing<\/a>)<\/p>\n

***<\/p>\n

Nada de mat\u00e9ria escura, por enquanto<\/b>
Para explicar o movimento das gal\u00e1xias e a evolu\u00e7\u00e3o do Universo, a maioria dos f\u00edsicos acredita que 80% da mat\u00e9ria do Universo seja um g\u00e1s rarefeito, sentido pelo resto do cosmo na maior parte do tempo apenas pela sua for\u00e7a gravitacional. Essa chamada mat\u00e9ria escura seria feita de part\u00edculas conhecidas por WIMPS (da sigla em ingl\u00eas para part\u00edculas massivas fracamente interagentes).<\/p>\n

Considerado o maior e mais sens\u00edvel detector de mat\u00e9ria escura, o experimento XENON 100<\/a> \u00e9 um tanque cheio com 62 quilogramas de xen\u00f4nio l\u00edquido no laborat\u00f3rio subterr\u00e2neo na montanha de Gran Sasso, na It\u00e1lia, embaixo de 1400 metros de rocha, para evitar que raios c\u00f3smicos normais interfiram com o experimento. Se os WIMPS existem, h\u00e1 uma chance de que alguns deles atinjam os n\u00facleos de xen\u00f4nio do experimento, os fazendo ionizar e emitir luz que seria captada pelos detectores do XENON 100.<\/p>\n

A f\u00edsica Elena Aprile, da Universidade de Columbia, EUA, e seus colaboradores, publicaram online um paper submetido ao Physical Review Letters<\/a>, com a an\u00e1lise de 100 dias de busca do XENON100, entre janeiro e junho de 2010. Encontraram 3 eventos candidatos, mas a chance de que esses sejam provocados pela interfer\u00eancia da radia\u00e7\u00e3o ambiente na eletr\u00f4nica do equipamento \u00e9 muito alta. Cautelosos, os pesquisadores afirmam portanto que n\u00e3o encontraram mat\u00e9ria escura nenhuma. <\/p>\n

Isso n\u00e3o quer dizer que a mat\u00e9ria escura n\u00e3o existe, mas apenas que ela \u00e9 mais dif\u00edcil de se detectar do que se imaginava. O resultado implica que a mat\u00e9ria escura interage  cinco vezes menos com a mat\u00e9ria normal do que se acreditava. Isso significa que, se as part\u00edculas de mat\u00e9ria escura realmente existem, ent\u00e3o ser\u00e3o precisos detectores ainda maiores que os atuais para encontr\u00e1-las. O XENON100 deve passar por uma amplia\u00e7\u00e3o de uma tonelada a mais de xen\u00f4nio que vai torn\u00e1-lo 100 vezes mais sens\u00edvel. <\/p>\n

Os resultados contradizem o de outros experimentos parecidos, mas menores –  o italiano DAMA e o norte-americano CoGeNT – cujos pesquisadores afirmavam ter encontrado evid\u00eancias de WIMPS. O f\u00edsico Juan Collar, do CoGeNT, disse a revista Nature <\/a>que desconfia de erros na metodologia do XENON100 e espera examinar os resultados com mais cuidado.
(Fontes adicionais: Science News<\/a>, Physics World<\/a>, S
\ncienceNow<\/a>) <\/p>\n

***
Nada de neutrinos vindos de GRBs (por enquanto ?)<\/b><\/p>\n

Explos\u00f5es de raios gama (GRB, em ingl\u00eas) s\u00e3o os eventos mais luminosos do universo, durando poucos segundos e que todo dia s\u00e3o detectadas aqui na Terra. As teorias mais aceitas para a sua origem s\u00e3o a explos\u00e3o de estrelas gigantes ou a colis\u00e3o de estrelas de n\u00eautrons ou buracos negros. Essas explos\u00f5es acelerariam el\u00e9trons, que por sua vez emitiram raios gama. Tamb\u00e9m acelerariam pr\u00f3tons que seriam a fonte dos raios c\u00f3smicos mais energ\u00e9ticos observados na Terra, alguns 100 milh\u00f5es de vezes mais energ\u00e9ticos que as part\u00edculas produzidas no LHC. Antes de sa\u00edrem da zona da explos\u00e3o, esses pr\u00f3tons interagiriam com os raios gama, gerando neutrinos energ\u00e9ticos que seriam em princ\u00edpio detect\u00e1veis aqui na Terra. <\/p>\n

Neutrinos s\u00e3o extremamente dif\u00edceis de detectar, por\u00e9m. Quase n\u00e3o t\u00eam massa e interagem muito pouco com a mat\u00e9ria normal, pois s\u00e3o imunes \u00e0 for\u00e7a eletromagn\u00e9tica e a for\u00e7a nuclear forte. Eles s\u00e3o produzidos em reatores nucleares, no interior da Terra, no Sol e em outros fen\u00f4menos astrof\u00edsicos, e a imensa maioria deles nos atravessa em linha reta, sem deixar vest\u00edgio. Mas eles s\u00e3o muitos, felizmente, e um ou outro colide com um n\u00facleo at\u00f4mico de vez em quando.
O IceCube<\/a>, que foi terminado em dezembro de 2010, \u00e9 o maior detector de neutrinos j\u00e1 constru\u00eddo. \u00c9 uma rede c\u00fabica quilom\u00e9trica de 5160 fotodetetores enterrados a uma profundidade entre 1,5 e 2,5 quil\u00f4metros no gelo da Ant\u00e1rtica, bem pr\u00f3ximo ao polo Sul. Ocasionalmente, um neutrino colide com um dos \u00e1tomos do gelo e cria uma part\u00edcula carregada, o m\u00faon, que emite luz \u00e0 medida que se move no gelo, captada pelos foto detectores.  <\/p>\n

Em artigo publicado na Physical Review Letters<\/a>, a equipe do IceCube descreve como comparou 13 meses de seus dados coletados com metade de sua rede com observa\u00e7\u00f5es de 117 GRBs observados durante o per\u00edodo por telesc\u00f3pios espaciais. De acordo com a teoria, o IceCube esperava detectar pelo menos 3 neutrinos. Mas nenhum neutrino foi detectado dentro de meia hora depois de cada GRB, e mesmo depois desse intervalo de tempo, nenhum dos neutrinos detectado tinha a energia esperada. <\/p>\n

Isso significa que os modelos para GRB est\u00e3o errados? O IceCube est\u00e1 apenas come\u00e7ando a funcionar com sua rede completa. Se o experimento continuar n\u00e3o observando esses neutrinos nos pr\u00f3ximos dois anos, a coisa vai ficar feia para o lado dos te\u00f3ricos…<\/p>\n

(Fonte adicional: Physics<\/a>)
 
***
[P.S. : Neutrinos, ali\u00e1s, tem uma hist\u00f3ria de balan\u00e7ar as bases de nossas teorias sobre o Universo, como voc\u00ea pode conferir neste texto em ingl\u00eas bem divertido de Ann Finkbeiner<\/a>. A autora chama aten\u00e7\u00e3o para outro mist\u00e9rio atual envolvendo essas part\u00edculas: o sumi\u00e7o de antineutrinos em reatores nucleares podem ser um sinal de que existe um tipo a mais de de neutrino al\u00e9m do Modelo Padr\u00e3o. ]
     
<\/font><\/p>\n

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