A descoberta ‘extraordinária’ de partículas de bóson W contradiz a compreensão de como o universo funciona

Nova medição da partícula fundamental da física após um estudo de uma década desafia o livro de regras teóricas no ‘mistério’ científico

Após uma década de medições meticulosas, os cientistas anunciaram que uma partícula fundamental – o bóson W – tem uma massa significativamente maior do que a teorizada, abalando as bases de nossa compreensão de como o universo funciona.

Esses fundamentos são fundamentados no modelo padrão da física de partículas, que é a melhor teoria que os cientistas têm para descrever os blocos de construção mais básicos do universo e quais forças os governam.

O bóson W é uma partícula fundamental eletricamente carregada que governa o que é chamado de força fraca, uma das quatro forças fundamentais da natureza e, portanto, um pilar do modelo padrão.

No entanto, a medição mais precisa já feita do W Boson contradiz diretamente as regras do modelo padrão, de acordo com um novo estudo publicado na revista Science.

Ashutosh Kotwal, físico da Duke University que liderou o estudo, disse que o resultado levou mais de 400 cientistas ao longo de 10 anos para registrar e examinar um “conjunto de dados de cerca de 450 trilhões de colisões”.

Essas colisões – feitas ao esmagar as partículas em velocidades alucinantes para estudá-las – foram feitas pelo colisor Tevatron no estado americano de Illinois.

Foi o acelerador de partículas de maior energia do mundo até 2009, quando foi suplantado pelo Grande Colisor de Hádrons perto de Genebra, que observou o bóson de Higgs alguns anos depois.

O Tevatron parou de funcionar em 2011, mas os cientistas do Collider Detector do Fermilab (CDF) vêm analisando números desde então.

Harry Cliff, físico de partículas da Universidade de Cambridge que trabalha no Large Hadron Collider, disse que o modelo padrão era “provavelmente a teoria e a teoria científica mais bem-sucedida que já foi escrita – pode fazer previsões fantasticamente precisas”.

Mas se essas previsões estivessem erradas, não poderiam ser meramente ajustadas.

“É como um castelo de cartas, você puxa um pouco demais, a coisa toda desmorona”, disse Cliff.

Mas o modelo padrão não está isento de problemas. Por exemplo, não leva em conta a matéria escura, que se acredita constituir 95% do universo.

Além disso, “algumas fissuras foram expostas recentemente no modelo padrão”, disseram os físicos em um artigo da Science.

“Neste quadro de pistas de que faltam peças no modelo padrão, contribuímos com mais uma pista muito interessante e um pouco grande”, disse Kotwal.

Jan Stark, físico e diretor de pesquisa do instituto francês CNRS, disse que “esta é uma grande descoberta ou um problema na análise de dados”, prevendo “discussões bastante acaloradas nos próximos anos”.

“Alegações extraordinárias exigem provas extraordinárias”, disse ele.

Os cientistas do CDF disseram que determinaram a massa do bóson W com uma precisão de 0,01% – duas vezes mais precisa que os esforços anteriores.

Eles compararam com a medição do peso de um gorila de 350 kg (800 libras) com 40 gramas (1,5 onças).

Eles descobriram que era diferente da previsão do modelo padrão por sete desvios padrão, que também são chamados de sigma.

Cliff disse que se você estivesse jogando uma moeda, “as chances de obter um resultado de cinco sigma por pura sorte é de uma em três milhões e meio”.

“Se isso for real, e não algum viés sistemático ou mal-entendido de como fazer os cálculos, então é um grande negócio porque significaria que há um novo ingrediente fundamental para o nosso universo que não descobrimos antes.”

No entanto, ele acrescentou: “Se você vai dizer algo tão grande quanto quebramos o modelo padrão da física de partículas, e há novas partículas por aí para descobrir, para convencer as pessoas de que você provavelmente precisa de mais de uma medição de mais de uma medida.”

O co-porta-voz do CDF, David Toback, disse: “Agora cabe à comunidade de física teórica e outros experimentos acompanhar isso e esclarecer esse mistério”.

E depois de uma década de medições, Kotwal ainda não terminou.

“Seguimos as pistas e não deixamos pedra sobre pedra, então vamos descobrir o que isso significa.”