Uma nova assimetria entre matéria e antimatéria

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Vista da área subterrânea do LHCb, olhando para cima a partir do fundo do poço.

(Imagem: Anna Pantelia/CERN)


A experiência LHCb (Large Hadron Collider beauty – onde o “beauty” ainda usa o nome antigo para o quark  “bottom”) descobriu mais uma assimetria no decaimento dos Bósons B (mais exatamente no méson B0 – formado por um antiquark “bottom” e um quark “strange”). Esta é a quarta partícula a exibir essa quebra de simetria (e os dados, coletados nas experiências de 2011 têm uma significância maior que 5 Sigma).

Supostamente, no início da existência do universo, foram criadas quantidades simetricamente iguais de matéria e antimatéria, mas, por algum motivo ainda desconhecido, a matéria acabou prevalecendo e o universo atual é feito dela (bem… pelo menos uns quase 5% do atual universo – o resto é matéria escura e energia escura, sejam isso lá o que forem).

É exatamente isso uma das coisas que os cientistas do LHC pesquisam: esse viés do universo pela matéria, em desfavor da antimatéria – ou, em termos mais técnicos, “violação da simetria CP” . E uma das experiências em curso no LHC é a LHCb, que examina o decaimento dos mésons que contêm quarks bottom (genericamente chamados que “mésons B”).

A primeira vez que se observou uma violação da simetria CP foi no decaimento dos Kaons (ou mésons K), pelo Laboratório de Brookhaven, nos EUA, em 1960. Mais 40 anos se passaram e, no Japão e nos EUA, verificaram que o decaimento dos mésons B0 (antiquark bottom e quark up) também apresentava o mesmo comportamento.

Recentemente, tanto a experiência LHCb, como outras “fábricas de Bs”, tinham flagrado essa violação CP no decaimento dos mésons B+ (antiquark bottom + quark up).

Todas essas violações da paridade CP estão perfeitamente de acordo com o Modelo Padrão da Física de Partículas (ou, se você preferir, Física Quântica, ou ainda Física de Altas Energias), mas as discrepâncias observadas ainda são dignas de estudos mais aprofundados. Como declara Pierluigi Campana, porta-voz da colaboração LHCb: “Nós também sabemos que o efeito total induzido pelas violações CP do Modelo Padrão, são muito pequenas para explicar a total predominância da matéria sobre a antimatéria. No entanto, através do estudo dessas violações CP, estamos procurando pelas peças que faltam no quebra-cabeças, realizando testes que comprovam com mais acurácia as previsões da teoria do Modelo Padrão e sondando a possibilidade da existência de uma física além do Modelo Padrão”.

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Fonte: LHCb experiment observes new matter-antimatter difference.

Artigo submetido ao Physical Review Letters – First observation of CP violation in the decays of Bs mesons.

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