Os físicos parecem estar à beira de uma grande descoberta. Ao examinar uma anomalia relatada por um estudo de 2015 sobre a matéria escura, uma equipe de pesquisa acredita ter descoberto a quinta força da natureza.

Na Universidade da Califórnia Irvine (UCI), pesquisadores chegaram a esta possibilidade ao analisar um estudo anterior por físicos nucleares experimentais da Academia Húngara de Ciências.

Os húngaros estavam procurando “fótons escuros”, partículas que indicariam a presença de matéria escura invisível, que dizem constituir em torno de 85% da massa do universo.

Os pesquisadores centraram sua atenção em um atraso radioativo, uma anomalia detectada pelos húngaros que revelou a existência de uma nova partícula, 30 vezes mais pesada do que um elétron.

Os húngaros acreditam que encontraram um fóton escuro.

A equipe da UCI nega que os experimentalistas tenham encontrado um fóton escuro, e sugeriu que essa anomalia, na verdade, apontou para a existência de uma quinta força da natureza – e a partícula poderia realmente ser um “bóson X que não reage à luz.”

Naturalmente, os bósons X são partículas que juntam quarks a léptons.

Quinta força da natureza?
Simulação de dois bósons se colidindo

De acordo com o modelo padrão da física, cada uma das quatro forças fundamentais tem um bóson que vai junto – a força forte tem glúons, a força eletromagnética é transportada por partículas de luz, ou fótons, e a força fraca é transportada por bósons W e Z.

O novo bóson proposto pelos pesquisadores da UCI é diferente de outros e, como tal, pode apontar para uma nova força. O novo bóson tem a característica intrigante de interagir apenas com os elétrons e nêutrons em distâncias curtas, enquanto as forças eletromagnéticas normalmente agem sobre prótons e elétrons.

O co-autor do artigo, professor de física e astronomia Timothy Tait, explicou:

“Não há nenhum outro bóson que tenhamos observado com essa mesma característica. Às vezes nós também só o chamamos de ‘bóson X’, onde ‘X’ significa desconhecido.”

Jonathan Feng, o líder da equipe de pesquisa de físicos teóricos, está animado sobre onde essa hipótese poderia levar, dizendo:

“Se for verdade, é uma descoberta revolucionária. Durante décadas, nós sabemos que existem quatro forças fundamentais: gravitação, eletromagnetismo e as forças nucleares forte e fraca. Se confirmada por outros experimentos, essa descoberta de uma possível quinta força iria mudar completamente a nossa compreensão do universo, com consequências para a unificação das forças e matéria escura.”

Na verdade, de acordo com Feng, a nova força poderia ser uma força unificadora, unindo forças nucleares eletromagnéticas, fortes e fracas como “manifestações de uma força maior e mais fundamental.”

Alternativamente, a nova força poderia ser parte de algo separado das demais, um setor escuro.

“É possível que estes dois setores se comuniquem e interajam um com o outro de forma pouco velada, mas fundamental”, diz Feng.

“Essa força do setor escuro pode se manifestar como uma força que não reage à luz e estamos vendo isso através do resultado da experiência húngara. Num sentido mais amplo, ela se encaixa com a nossa pesquisa original para compreender a natureza da matéria escura.”

Não que ele afirme ter encontrado o lado negro da Força (como em Star Wars), mas o potencial Lorde Sith Feng enfatizou que é necessário mais investigação.

Ele ressaltou que, agora que sabem onde devem procurar a misteriosa partícula, e considerando o seu peso leve, outros cientistas experimentais seriam capazes de realizar mais progresso através de seus resultados.

Se a análise pelos cientistas da UCI está correta e isso realmente é um bóson de força de carga inesperada, as descobertas futuras com certeza auxiliarão a completar a nossa compreensão de como a natureza funciona.

Há alguns detratores, porém, que encontram problemas com as experiências fundamentais da equipe húngara, não confiando em seus resultados.

Uma série de experimentos pretende testar se os experimentos dos húngaros e as conclusões de Feng estão corretas.

Alguns trabalhos que devem iluminar um pouco esse assunto nebuloso, são o experimento MIT’s DarkLight, no Laboratório Jefferson que é projetado para procurar fótons escuros – o experimento LHCb (Grande Colisor de Hádrons) organizado pela CERN (Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear), que estuda a ação dos quark-antiquark.

Outro futuro experimento de 2018 sobre positrons pelo INFN (Instituto de Física Nuclear) em Roma, e outra experiência de pósitrons na Sibéria, pelo Instituto Budker Institute of Nuclear Physics (Instituto Bucker de Física Nuclear) em Novosibirsk, na Rússia.

Leia o novo artigo de Feng e seus colegas aqui (em inglês).


Artigo traduzido por Rodrigo Zottis e originalmente publicado em Big Think.


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Equipe Ano Zero

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