Uma partícula ‘muon’ estranhamente instável pode revolucionar a física ao revelar uma 5ª força da natureza ou outra dimensão

A strangely unstable 'muon' particle could revolutionize physics by revealing a 5th force of nature or another dimension.

• Uma partícula subatômica chamada méon está oscilando muito mais do que os principais modelos de física podem explicar.
• Seu comportamento incomum pode ser evidência de uma quinta força da natureza ou de uma nova dimensão.
• Cientistas observaram o fenômeno em 2001, 2021 e novamente este ano. Provavelmente, não é uma coincidência.

Físicos do Laboratório Nacional de Aceleradores Fermi encontraram mais evidências de que uma partícula subatômica está se comportando de maneira inesperada. E a razão pode ser uma evidência de uma nova quinta força da natureza.

Atualmente, existem quatro forças conhecidas da natureza: gravitacional, eletromagnética e as forças nucleares forte e fraca. Essas quatro forças nos ajudam a descrever como o universo funciona.

Mas ainda existem maravilhas cósmicas que não entendemos – mistérios que a descoberta de uma quinta força da natureza pode ajudar a resolver.

O magnífico méon e sua oscilação incomum

Em 2021, físicos usando o experimento Muon g-2 no Fermilab notaram que um certo tipo de partícula subatômica, chamada méon, estava oscilando mais do que o esperado.

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Cientistas no Laboratório Nacional de Brookhaven já haviam testemunhado um fenômeno semelhante 20 anos antes, em 2001, mas esse comportamento incomum permaneceu inexplicado, intrigando físicos por mais de duas décadas.

Méons são semelhantes a elétrons – as minúsculas partículas que se movem rapidamente ao redor dos núcleos atômicos – mas são 200 vezes mais maciços; daí seu apelido, “elétrons gordos”.

Esses elétrons gordos podem penetrar em objetos como raios-X, Aylin Woodward relatou para o Insider, e têm sido usados ​​para ajudar cientistas a descobrir uma câmara oculta na Grande Pirâmide do Egito e espiar o interior de vulcões.

Agora, eles podem ajudar os físicos a desvendar uma nova força da natureza.

“Assim como elétrons, méons têm um pequeno ímã interno que, na presença de um campo magnético, precessa ou oscila como o eixo de um pião”, disse o Fermilab em comunicado na semana passada.

Para estudar esses méons, os físicos os lançaram em um anel magnético supercondutor e mediram como eles se comportavam enquanto corriam milhares de vezes perto da velocidade da luz.

O que os físicos observaram foi que os méons estavam oscilando muito mais do que poderia ser previsto pelo Modelo Padrão da Física de Partículas – um guia matemático que os físicos têm usado nos últimos 50 anos para explicar e entender o mundo subatômico.

Uma quinta força da natureza

Se as equações estabelecidas pelo Modelo Padrão não conseguem explicar a oscilação incomum do méon, os físicos serão obrigados a procurar outras explicações.

Uma possível explicação é que o comportamento dos méons é ditado por uma quinta força da natureza. Outras possibilidades podem ser a presença de uma nova partícula exótica, a existência de uma nova dimensão ou outra propriedade espaço-tempo desconhecida, reportou o LiveScience.

“Estamos realmente explorando novos territórios”, disse Brendan Casey, um físico sênior do Fermilab, no comunicado de imprensa do laboratório. “Estamos determinando o momento magnético do méon com uma precisão melhor do que nunca foi visto antes”.

Dito isso, existem duas maneiras de usar o Modelo Padrão para descrever a oscilação do méon, e elas oferecem resultados conflitantes, segundo o LiveScience.

Uma maneira pela qual os cientistas esperam resolver a discrepância é com medições mais precisas. É por isso que os físicos do Fermilab coletaram quatro vezes mais dados desta vez em comparação com 2021, o que lhes permitiu reduzir a incerteza experimental em um fator de dois, relatou o LiveScience.

“Esperamos obter outro fator de dois em precisão quando terminarmos” a análise dos três anos finais de dados, disse Graziano Venanzoni, co-porta-voz do experimento Muon g-2 no Fermilab.

Se os resultados revelarem uma quinta força da natureza, isso poderia ajudar a explicar algumas das maiores perguntas da ciência, incluindo: Do que é feita a matéria escura? O que é energia escura? E por que o universo contém muito mais matéria do que antimatéria?

Os cientistas percebem que podem ter que ir além dos limites do Modelo Padrão para responder a essas perguntas. E mistérios como a oscilação do méon são migalhas que apontam o caminho para o que poderia ser a próxima revolução na física.