Pesquisa inédita publicada na revista Nature Physics
Da Assessoria de Comunicação do Instituto de Física da USP:
A IDEIA DE UMA SIMETRIA FUNDAMENTAL NA NATUREZA É CONFIRMADA ATRAVÉS DE PESQUISA INÉDITA PUBLICADA NA REVISTA NATURE PHYSICS
A filosofia clássica agradece. Desde os pré-socráticos, a busca por simetrias fundamentais da natureza é tema caro não só aos filósofos, mas também, aos cientistas e aos físicos em particular.
O experimento ALICE no Large Hadron Collider (LHC) do CERN, que tem participação ativa de grupo de pesquisadores brasileiros, muitos deles do Instituto de Física da USP, fez uma medição precisa da diferença entre razões de massa e carga elétrica entre núcleos leves e seus antinúcleos. O resultado publicado ontem, na revista Nature Physics, confirmou uma simetria fundamental da natureza com uma precisão sem precedentes para núcleos leves. As medições são baseadas em habilidades do experimento ALICE para rastrear e identificar partículas produzidas em colisões de alta energia entre íons pesados no LHC.
A colaboração ALICE mediu a diferença entre razões massa-carga para deuterons (um próton, ou núcleo de hidrogênio, com um nêutron adicional) e antideuterons, bem como para núcleos de hélio-3 (dois prótons e um neutron) e anti-hélio-3. Medições recentes no CERN, realizadas pelo experimento BASE, compararam as mesmas propriedades entre prótons e antiprótons com alta precisão. O estudo de ALICE estende o alcance desta pesquisa, pois investiga a possibilidade da existência de diferenças sutis entre a maneira que prótons e nêutrons se unem em núcleos em comparação com a forma como as suas antipartículas correspondentes formam antinúcleos.
"As medições realizadas pelo ALICE e pelo BASE ocorreram tanto nas energias mais altas quanto nas mais baixas disponíveis no CERN, no LHC e no ‘Antiproton Decelerator’, respectivamente", disse o diretor-geral do CERN, Rolf Heuer. "Esta é uma ilustração perfeita da diversidade no programa de pesquisa do laboratório."
A medição feita pelo ALICE, na comparação das razões entre massa-carga em dêuterons / antideuterons e em hélio-3 / anti-hélio-3, confirma a simetria fundamental CPT em núcleos leves. Essa simetria da natureza implica que todas as leis da física são as mesmas sob a inversão simultânea de cargas (simetria em carga, C), inversão de coordenadas espaciais (transformação de paridade, P) e inversão temporal (T). O novo resultado, que vem exatamente 50 anos após a descoberta do antideuteron no CERN e também nos EUA, melhora as medidas existentes por um fator de 10-100.
O experimento ALICE registra colisões de alta energia entre íons de chumbo no LHC, o que lhe permite estudar a matéria em condições extremas de densidade e temperatura. As colisões entre íons de chumbo fornecem uma fonte abundante de partículas e anti-partículas, e os núcleos e os antinúcleos correspondentes são produzidos a taxas aproximadamente iguais. Isto permite que o ALICE possa fazer uma comparação detalhada das propriedades dos núcleos e antinúcleos que são produzidos em maior abundância. O experimento realiza medições precisas da curvatura das trajetórias destas partículas no campo magnético do detector e também do tempo de voo das partículas, e usa estas informações para determinar as relações entre massa e carga para os núcleos e antinúcleos.
"A alta precisão do nosso detector de tempo de voo, que determina o tempo de chegada de partículas e antipartículas com uma resolução de 80 picossegundos, associada à medição de perda de energia fornecida delas na nossa câmara de projeção de tempo, nos permite medir um sinal claro para dêuterons / antideuterons e hélio-3 / anti-hélio-3 ao longo de um grande intervalo de momento”, disse o porta-voz do experimento ALICE, Paolo Giubellino.
As diferenças medidas nas razões massa-carga são compatíveis com zero dentro das incertezas estimadas, de acordo com as expectativas da simetria CPT. Estas medidas, bem como aquelas que comparam prótons com antiprótons, podem restringir ainda mais as teorias que vão além do Modelo Padrão de partículas e as forças com as quais elas interagem.
(Fonte: CERN Press Release: The ALICE experiment at CERN makes precise comparison of light nuclei and antinuclei - Communiqué de presse du CERN: L’expérience ALICE au CERN effectue une comparaison précise entre noyaux et anti-noyaux légers).
GLOSSÁRIO:
ALICE Collaboration “Precision measurement of the mass difference between light nuclei and anti-nuclei”, Nature Physics (2015), doi: 10.1038/nphys3432. Received 02 March 2015. Accepted 09 June 2015. Published on line 17 August 2015:
http://www.nature.com/nphys/journal/vaop/ncurrent/full/nphys3432.html
Vídeo no youtube sobre o artigo:
