Cientistas do LHC anunciam a descoberta de uma nova partícula, o pentaquark

Uma ilustração de uma configuração possível de quarks em uma partícula pentaquark (Foto: CERN/BBC)

Cientistas do Grande Colisor de Hádrons (LHC) anúnciaram a descoberta de uma nova partícula, batizada de pentaquark.

A trajetória

Esta nova partícula já havia sido prevista na década de 1960, mas, os cientistas não conseguiram detectar o pentaquark.

Em 1964, os físicos, Murray Gell-Mann e George Zweig, propuseram, separadamente, a existência de partículas subatômicas conhecidas como quarks.

Para entender melhor a ideia desses dois físicos, irei fazer uma breve explicação sobre a composição das partículas. Os átomos são fracionados em em elétrons, prótons e nêutrons. Enquanto os elétrons, localizados em volta do núcleo atômico, realmente não podem, até onde se sabe, ser divididos em estruturas mínimas. Os prótons e nêutrons, situados no interior do núcleo, podem ser fragmentados em bárions e mésons. As teorias de Gell-Mann e Zweig, afirmavam que poderiam ser melhor explicadas se, na verdade, elas fossem formadas por partículas ainda menores. Zweig chamou estas partículas menores de "ases", um nome que não ficou muito popular.

Gell-Mann as chamou de "quark", o nome pelo qual elas são conhecidas hoje.

O modelo proposto pelos cientistas também permitiu a descoberta de outros estados dos quarks, como o pentaquark. Esta partícula - antes puramente teórica - é composta de quatro quarks e um antiquark (o equivalente em antimatéria de um quark comum).

O anúncio é o equivalente à descoberta de uma nova forma de matéria e foi divulgado na revista especializada Physical Review Letters.
Durante a primeira década dos anos 2000, várias equipes de cientistas alegaram ter detectado os pentaquarks, mas estas descobertas foram questionadas por outros experimentos.

"Existe uma história e tanto com os pentaquarks, por isso estamos sendo muito cuidadosos ao apresentar esta pesquisa", afirmou à BBC Patrick Koppenburg, físico coordenador do LHC no Cern, o laboratório europeu de pesquisas nucleares, na fronteira franco-suíça.

"É só a palavra 'pentaquark', que parece ser amaldiçoada de alguma forma, pois foram feitas muitas descobertas que, em seguida, foram superadas por novos resultados que mostravam que as anteriores eram, na verdade, flutuações, e não sinais verdadeiros (da existência da partícula)", acrescentou.

Os físicos estudaram a forma como uma partícula subatômica, a Lambda b, se transformou em outras três partículas dentro do Grande Colisor de Hádrons. A análise revelou que estados intermediários estavam envolvidos, em algumas ocasiões, na produção das três partículas. Estes estados intermediários foram chamados de Pc (4450)+ e Pc (4380)+.

Uma configuração alternativa para o pentaquark, mostrando uma partícula méson (um quark e um antiquark) e um bárion (três quarks)

"Examinamos todas as possibilidades para estes sinais e concluímos que eles só podem ser explicados (pela existência) dos estados (de matéria) pentaquark", afirmou o físico do LHC Tomasz Skwarnicki, da Universidade de Syracuse, nos Estados Unidos.

Experiências anteriores tinham medido apenas a chamada distribuição de massa, na qual um pico estatístico pode aparecer contra o ruído de fundo, um possível sinal da existência de uma nova partícula.

Mas, o colisor permitiu que os pesquisadores analisassem os dados de outras perspectivas, principalmente os quatro ângulos definidos pelas direções diferentes das trajetórias das partículas dentro do LHC.

"Estamos transformando este problema de (um problema) de uma dimensão em um de cinco dimensões... conseguimos descrever tudo o que acontece na transformação (da partícula Lambda b)", afirmou Koppenburg, que identificou os primeiros sinais em 2012.

"Não tem como o que vimos ser devido a qualquer outra coisa que não a adição de uma nova partícula que não tinha sido observada antes."

"O pentaquark não é apenas uma nova partícula qualquer... Representa uma forma de agregar quarks, os principais componentes dos prótons e nêutrons comuns, em um padrão que nunca foi observado antes em mais de 50 anos de buscas experimentais", afirmou Guy Wilkinson, porta-voz do LHC.

"Estudar suas propriedades pode permitir uma melhor compreensão de como a matéria comum, os prótons e nêutrons, são constituídos."

O Grande Colisor de Hádrons foi ligado novamente em abril depois de um desligamento que durou dois anos para completar um programa de reparos e atualizações.