Por Diego Freire, da Ag\u00eancia FAPESP<\/p>\n
“A Large Ion Collider Experiment” (Alice), um dos experimentos do Grande Colisor de H\u00e1drons (LHC, na sigla em ingl\u00eas) e que conta com a participa\u00e7\u00e3o de pesquisadores da Universidade de S\u00e3o Paulo (USP) e da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), realizou medi\u00e7\u00f5es precisas de massa e carga el\u00e9trica de part\u00edculas que confirmaram a exist\u00eancia de uma simetria fundamental da natureza.<\/p>\n
Os resultados, publicados no dia 17 de agosto, na Nature Physics, levaram os pesquisadores a verificar uma simetria fundamental CPT \u2013 de carga, paridade e tempo \u2013 entre os n\u00facleos das part\u00edculas e de suas antipart\u00edculas.<\/p>\n
As medi\u00e7\u00f5es s\u00e3o baseadas na capacidade do Alice de rastrear e identificar part\u00edculas produzidas em colis\u00f5es de alta energia entre \u00edons pesados no LHC, da Organiza\u00e7\u00e3o Europeia para a Pesquisa Nuclear (Cern), investigando a possibilidade da exist\u00eancia de diferen\u00e7as sutis entre a maneira como pr\u00f3tons e n\u00eautrons se unem em n\u00facleos e a forma como as suas antipart\u00edculas correspondentes formam antin\u00facleos.<\/p>\n
\u201cAp\u00f3s o Big Bang, para cada part\u00edcula de mat\u00e9ria foi criada uma antipart\u00edcula. Na f\u00edsica de part\u00edculas, uma quest\u00e3o de extrema import\u00e2ncia \u00e9 saber se todas as leis da f\u00edsica exibem um tipo espec\u00edfico de simetria, a CPT, e as medi\u00e7\u00f5es sugerem que h\u00e1, sim, uma simetria fundamental entre os n\u00facleos e antin\u00facleos\u201d, disse Marcelo Gameiro Munhoz, professor do Instituto de F\u00edsica (IF) da USP e integrante da equipe brasileira no Alice.<\/p>\n
Munhoz coordena a pesquisa F\u00edsica nuclear de altas energias no RHIC e LHC, realizada com o apoio da FAPESP, colaborando com atividades experimentais relacionadas ao estudo de colis\u00f5es entre \u00edons pesados relativ\u00edsticos no Alice e no Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), do Brookhaven National Laboratory, nos Estados Unidos.<\/p>\n
Entre os trabalhos do grupo brasileiro envolvido com o Alice est\u00e1 a produ\u00e7\u00e3o de quarks pesados, chamados de charm e bottom, a partir da medida de el\u00e9trons com um calor\u00edmetro eletromagn\u00e9tico e, mais recentemente, o desenvolvimento do microchip Sampa, que ser\u00e1 utilizado no LHC em estudos de fen\u00f4menos mais raros a partir de part\u00edculas produzidas em colis\u00f5es de \u00edons pesados (leia mais em agencia.fapesp.br\/21373).<\/p>\n
O experimento \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 <\/strong>De acordo com Munhoz, as medi\u00e7\u00f5es de massa e carga el\u00e9trica realizadas no experimento sobre simetria, combinadas com outros estudos, ajudar\u00e3o os f\u00edsicos a determinar quais das muitas teorias sobre as leis fundamentais do Universo s\u00e3o mais prov\u00e1veis.<\/p>\n \u201cEssas leis descrevem a natureza de todas as intera\u00e7\u00f5es entre a mat\u00e9ria, por isso \u00e9 importante saber que as intera\u00e7\u00f5es f\u00edsicas n\u00e3o se alteram ao se inverter a carga das part\u00edculas, mudar sua paridade, invertendo suas coordenadas no espa\u00e7o, e reverter o tempo. As leis da f\u00edsica permaneceriam as mesmas nessas condi\u00e7\u00f5es.\u201d<\/p>\n Foram medidas especificamente as diferen\u00e7as entre raz\u00f5es de massa e carga de d\u00eauterons, formados por um pr\u00f3ton e um n\u00eautron, e antid\u00eauterons e n\u00facleos de h\u00e9lio-3, formados por dois pr\u00f3tons e um n\u00eautron, e anti-h\u00e9lio-3. Medi\u00e7\u00f5es recentes no Cern compararam as mesmas propriedades entre pr\u00f3tons e antipr\u00f3tons com alta precis\u00e3o.<\/p>\n O Alice registra colis\u00f5es de alta energia entre \u00edons de chumbo no LHC, o que permite o estudo da mat\u00e9ria em condi\u00e7\u00f5es extremas de densidade e temperatura.<\/p>\n As colis\u00f5es entre \u00edons de chumbo fornecem uma fonte abundante de part\u00edculas e antipart\u00edculas, e os n\u00facleos e antin\u00facleos correspondentes s\u00e3o produzidos a taxas aproximadamente iguais, possibilitando que se fa\u00e7am compara\u00e7\u00f5es detalhadas das propriedades daqueles produzidos em maior abund\u00e2ncia.<\/p>\n O experimento realiza medi\u00e7\u00f5es precisas da curvatura das trajet\u00f3rias dessas part\u00edculas no campo magn\u00e9tico do detector e tamb\u00e9m do seu tempo de voo, utilizando as informa\u00e7\u00f5es para determinar as rela\u00e7\u00f5es entre massa e carga em n\u00facleos e antin\u00facleos.<\/p>\n A alta precis\u00e3o do detector de tempo de voo, que determina o tempo de chegada de part\u00edculas e antipart\u00edculas com uma resolu\u00e7\u00e3o de 80 picossegundos, associada \u00e0 medi\u00e7\u00e3o de perda de energia fornecida na c\u00e2mara de proje\u00e7\u00e3o de tempo, permite medir um sinal claro para d\u00eauterons, antid\u00eauterons, h\u00e9lio-3 e anti-h\u00e9lio-3 \u2013 as part\u00edculas estudadas no experimento sobre similaridade.<\/p>\n Os resultados do experimento foram publicados no artigo Precision measurement of the mass difference between light nuclei and anti-nuclei<\/a> (DOI: 10.1038\/nphys3432), que pode ser lido na Nature Physics.<\/p>\n