Cientistas possivelmente descobriram a quinta força da natureza, e ela pode estar do lado negro da matéria, padawan.

Cientistas encontraram uma nova força no universo

Em Ciência por Equipe Ano ZeroComentários

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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