LHC Mede Massa do Bóson W e Acalma a Física de Partículas

 

LHC Mede Massa do Bóson W e Acalma a Física de Partículas

Evento de colisão para um bóson W decaindo em um múon (linha vermelha) e um neutrino teórico, já que o detector não consegue medi-lo (seta rosa).
[Imagem: CMS/CERN]

O experimento CMS (Compact Muon Solenoid), um dos principais detectores do LHC (Large Hadron Collider), trouxe uma nova medição da massa do bóson W, uma partícula elementar que, junto com o bóson Z, é responsável por mediar a força fraca. Essa força, além de desencadear reações de fusão nuclear no Sol e outras estrelas, é também um dos pilares do Modelo Padrão da Física.

Por que a Massa do Bóson W é Importante?

No Modelo Padrão, a massa do bóson W está diretamente conectada a outras forças fundamentais, como a força eletromagnética, e a partículas importantes como o bóson de Higgs e o quark top.

• Medição teórica: O valor calculado pela teoria é de 80.353 MeV (milhões de elétrons-volt), com uma margem de erro de 6 MeV.
• Relevância: Medir com precisão a massa do bóson W é fundamental para verificar se essas previsões teóricas estão corretas ou se há novos fenômenos físicos a serem descobertos, como novas partículas ou interações, o que poderia abrir caminho para uma "nova física".

A Crise de 2022

Desde que o bóson W foi descoberto, há mais de 40 anos, cientistas vêm refinando suas medições. Porém, em 2022, o experimento CDF (do Fermilab, EUA) mediu uma massa inesperadamente alta de 80.433,5 MeV, com uma precisão inédita. Esse valor, muito maior do que o previsto pelo Modelo Padrão, causou uma reviravolta na física de partículas.

Essa discrepância levantou questionamentos e trouxe à tona a possibilidade de que o Modelo Padrão pudesse estar incompleto. A crise estava instalada, e a física de partículas precisava de novas medições para esclarecer a situação.

O Alinhamento de 2023

Em 2023, o detector ATLAS (também do LHC) revisou seus próprios dados e, após uma nova análise, mediu a massa do bóson W como 80.366,5 MeV, em concordância com medições anteriores, mas ainda um pouco distante do resultado do CDF. Isso trouxe alívio, mas a controvérsia permanecia.

A Nova Medição do CMS

Agora, o CMS entrou em cena com sua própria medição da massa do bóson W, e os resultados são surpreendentes. A nova medição indica uma massa de 80.360,2 MeV, com uma incerteza de 9,9 MeV.

• Conclusão: Esse valor se alinha com todas as medições anteriores, exceto com o resultado do CDF, que continua sendo o mais preciso até o momento.
• Precisão: “Essas medições são extremamente complexas, envolvendo uma modelagem teórica delicada do bóson W e seu decaimento em léptons, como o múon, e neutrinos,” explicou Gautier Monchenault, porta-voz do CMS.

Próximos Passos

Com essa nova medição, a comunidade científica está mais tranquila, mas o CDF ainda precisa revisar seus dados e, possivelmente, refazer a medição para esclarecer o mistério.

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Créditos:

Gautier Monchenault, porta-voz do CMS, CERN.

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