Embora matéria e antimatéria possuam as mesmas propriedades, partículas de antimatéria carregam cargas opostas às partículas de matéria. Em um bloco de ferro, por exemplo, os prótons são positivamente carregados e os elétrons, negativamente. Um bloco de antimatéria de ferro teria antiprótons carregados negativamente e antielétrons (conhecidos como pósitrons), positivamente. Se matéria e antimatéria entram em contato, aniquilam uma a outra e se transformam em fótons (ou, ocasionalmente, algumas partículas leves como os neutrinos). Além disso, um pedaço de matéria e um de antimatéria deveriam se comportar da mesma forma e até parecerem o mesmo - um fenômeno chamado simetria de carga-paridade (CP, na sigla em inglês).
Além do comportamento idêntico, a simetria CP também implica que as quantidades de matéria e a de antimatéria formadas no Big Bang, por volta de 13,7 bilhões de anos atrás, deveriam ter sido iguais. Certamente não foram, porque se esse fosse o caso, toda a matéria e antimatéria no Universo teriam sido aniquiladas no começo, e até mesmo os humanos não estariam aqui.
Contudo, se houve uma violação nessa simetria - o que significa que um pedaço de antimatéria se comportaria de uma forma diferente de sua matéria homóloga - talvez essa diferença pudesse explicar por que existe matéria hoje.
Para procurar essa violação, físicos do LHC, um anel de 27 quilômetros embaixo da Suíça e da França, observaram uma partícula chamada bárion lambda. Bárions incluem a classe de partículas que compõem matéria comum; prótons e nêutrons são bárions. Eles são feitos de quarks, e bárions de antimatéria são constituídos de antiquarks. Tanto quarks quando antiquarks vêm em seis “sabores”: up, down, top, bottom (ou beauty), strange e charm, como os cientistas chamam as diferentes variedades. Uma lambda-b é feita de um quark up, um down e um bottom. (Um próton é constituído de dois up e um down, enquanto um nêutron consiste em dois down e um up.)
Se a lambda e sua irmã antimatéria mostrarem simetria CP, então seria esperado que elas decaíssem da mesma forma. Em vez disso, a equipe descobriu que as partículas lambda-b e a antilambda-b decaem de maneiras diferentes. Lambdas decaem de duas formas: em um próton e duas partículas carregadas chamadas de mésons pi (ou píons), ou em um próton e dois mésons K (ou káons). Quando partículas decaem, elas jogam fora suas partículas filhas em um certo conjunto de ângulos. As lambdas da matéria e da antimatéria fizeram isso, mas os ângulos foram diferentes.
Essa não é a primeira vez que matéria e antimatéria se comportam de maneira diferente. Nos anos 1960, cientistas estudaram káons, os quais também decaíram de uma forma diferentes de seus homólogos de antimatéria. Mésons B - que consistem de um quark bottom e um up, down, strange ou charm - também mostraram um comportamento “de violação” similar.
Mésons, entretanto, não são como bárions. Eles são pares de quarks e antiquarks. Bárions são feitos apenas de quarks normais; antibárions, de antiquarks. Discrepâncias entre o decaimento de bárions e antibárions nunca antes foram observadas.
“Agora temos algo para os bárions”, Marcin Kucharczyk, professor associado no Instituto de Física Nuclear da Academia Polonesa de Ciências, o qual colaborou no experimento do LHC, disse à Live Science. “Quando tínhamos observado mésons, não era óbvio que era o mesmo com os bárions”.
Embora tentadores, os resultados não eram sólidos o suficiente para contar como uma descoberta. Para físicos, a medida de significância estatística, a qual é uma forma de checar se dados podem acontecer por acaso, é de 5 sigmas. Sigma se refere a desvios padrão e o 5 significa que existe apenas 1 chance em 3,5 milhões do resultado acontecer por acaso. O experimento teve 3,3 sigma - bom, mas ainda não chegou lá. (Um 3,3 sigma significa que há cerca de 1 chance em 4200 da observação ter acontecido aleatoriamente, ou um nível de 99% de confiança.)
As descobertas não são uma resposta completa para o mistério de por que a matéria domina o universo, disse Kucharczyk.
“Isso não consegue explicar totalmente a assimetria”, ele disse. “No futuro, teremos mais estatísticas, talvez de outros bárions”.
Jesse Emspak, da SPACE.com
Copyright 2017 SPACE.com, uma companhia Purch. Todos os direitos reservados. Esse material não pode ser publicado, distribuído, re-escrito ou redistribuído
Nenhum comentário:
Postar um comentário