As partículas são feitas inteiramente de força

Ilustração da colisão de partículas. Crédito: Criado por inteligência artificial.

O Modelo Padrão da física de partículas é a teoria fundamental que resume elegantemente a nossa compreensão das forças e partículas fundamentais que constituem o universo. Pense nisso como uma espécie de tabela periódica da física de partículas. Este modelo classifica todas as partículas subatômicas conhecidas, incluindo seis tipos de quarks, seis tipos de léptons (como o elétron) e partículas portadoras de força, como fótons para o eletromagnetismo, glúons para a força forte e bósons W e Z para a fraca. força. .

Prótons e nêutrons não fazem parte do Modelo Padrão porque são partículas maiores compostas de quarks. Todas as partículas maiores e toda a matéria consistem apenas em quarks e léptons.

Entre as muitas partículas previstas pelo Modelo Padrão, existem algumas partículas exóticas que ainda não foram confirmadas. Isto inclui “bolas de cola” ou feixes de partículas feitos inteiramente de glúons, que são as partículas que transmitem a força forte. Em outras palavras, uma bola de cola é uma partícula feita inteiramente de força. Fãs de Star Wars, alegrem-se!

Não se deixe enganar pelo nome bobo. Globalz Muito interessante – e apesar da sua natureza evasiva, muitos físicos de partículas estão convencidos de que ela realmente existe. Recentemente, décadas de trabalho no Colisor de Partículas de Pequim podem ter finalmente encontrado a primeira evidência da existência de uma bola de cola, uma nova partícula chamada X(2370) que decai a partir de um tipo particular de méson, conhecido como J/ψ.

Uma bola feita de poder

Detector espectrômetro de Pequim (imagem da cooperação BESIII)
Detector de espectrômetro de Pequim. Crédito: Colaboração BESIII.

A principal diferença entre as bolas de cola e outras moléculas está na sua estrutura e nas interações envolvidas. Em hádrons típicos, como prótons e nêutrons, os glúons atuam como a “cola” que medeia a força forte entre os quarks. Em contraste, as bolas de cola são estados de glúons puros, que são essencialmente aglomerados de glúons unidos. Essa autointeração é uma característica única que surge da capacidade dos glúons de interagirem entre si, ao contrário de outros portadores de força, como os fótons no eletromagnetismo.

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Detectar e estudar bolas de cola é difícil porque espera-se que elas se misturem com outras partículas contendo quarks e se decomponham em partículas mais familiares, tornando-as evasivas em observações experimentais.

Desde que foi colocado online pela primeira vez em 2008, o Espectrômetro III de Pequim – um experimento de detecção de partículas localizado no Colisor de Elétrons-Positrons em Pequim – registrou eventos de formato de partículas de 10 bilhões de J/ψ. Estas são algumas das partículas mais instáveis ​​que existem, existindo por um breve momento antes de decair em outra coisa, incluindo a recentemente identificada partícula X(2370).

X(2370) apresenta propriedades interessantes que são consistentes com as esperadas de uma bola de cola. Não exibe carga elétrica, nenhuma valência estranha e uma massa dentro da faixa esperada para o estado de glóbulo mais leve. Os resultados também são notavelmente consistentes com as previsões da cromodinâmica quântica (QCD), um método computacional que só recentemente amadureceu o suficiente para prever tais partículas exóticas com alta precisão.

Segundo pesquisadores na China, a significância estatística dos resultados é superior a 5 sigma. Isso significa que há apenas 0,00006% de chance de que a leitura seja uma anomalia estatística aleatória.

Uma ilustração de como esta nova partícula se formou
O méson J/ψ pode decair em um fóton e um glúon. Esses dois glúons podem então se combinar para formar temporariamente uma partícula X(2370). Crédito: Cartas de Revisão Física.

Mais estudos são necessários

Apesar destes resultados promissores, ainda existem razões para cautela. A taxa de produção e as taxas de ramificação de X(2370) não correspondem exatamente às expectativas iniciais. É possível que esta partícula represente outro estado exótico, como um tetraquark, em vez de uma verdadeira bola de cola, como observou o físico e jornalista científico Ethan Siegel num artigo. Grande pensamento doença.

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“No entanto, com centenas de milhares de partículas compostas que devem existir, mas nunca foram vistas antes, ainda há mais trabalho a ser feito para determinar a natureza completa do lançamento. natureza, então há algo novo errado com o Modelo Padrão “Se existirem bolas de cola, X(2370) pode ser o primeiro objeto descoberto pela humanidade”, escreveu Siegel.

Os novos resultados apareceram em Cartas de revisão física.

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