Um dos propósitos dos laboratórios dedicados à física de partículas é medir com a maior precisão possível as interações fundamentais que regem o comportamento da natureza. As quatro forças fundamentais são a gravidade, a força eletromagnética, a interação nuclear fraca e a forte interação nuclear, muitas vezes conhecida simplesmente como força forte. Todos estamos familiarizados, até certo ponto, com a gravidade e o eletromagnetismo, mas vale a pena revisar brevemente qual é o campo de ação das outras duas forças.
A interação nuclear fraca é responsável pela radioatividade, que nada mais é do que o processo natural que explica como um núcleo atômico instável perde energia na tentativa de atingir um estado mais estável. Explicamos esse mecanismo detalhadamente no artigo que dedicamos à radiação ionizante. A força forte, porém, é a “cola” que mantém as coisas unidas. quarks para dar origem a prótons, nêutrons e outros hádrons. Também é responsável pela coesão e estabilização do núcleo dos átomos.
Os físicos costumam colocar neste mesmo nível o campo de Higgs, que é outra interação fundamental que explica como as partículas adquirem sua massa, mas para facilitar seu entendimento, os textos costumam incluir as quatro que mencionei um pouco acima como forças fundamentais porque são de certa forma todos nós estamos familiarizados. Os físicos aspiram caracterizar com cada vez mais precisão essas interações porque é a forma mais eficaz de expandir nossa compreensão dos mecanismos da natureza. E, precisamente, o CERN acaba de dar um passo muito importante nessa direção.
O experimento ATLAS mediu a força forte com precisão recorde
O que os cientistas que trabalham na experiência ATLAS no CERN conseguiram não é fácil. Porém, antes de entrarmos em detalhes, vale a pena revisar brevemente em que consiste esta máquina. ATLAS é o maior detector construído até hoje para trabalhar lado a lado com um colisor de partículas. Tem nada menos que 46 metros de comprimento e 25 metros de diâmetro. E devemos a ele algumas das descobertas mais importantes do LHC, que é o acelerador de partículas ao qual está ligado.
Até agora, a interação nuclear forte era a medida com menos precisão das quatro forças fundamentais.
O objetivo desta experiência, se nos atermos ao que nos dizem os cientistas que a conceberam, é ajudar-nos a compreender melhor quais são os elementos constituintes da matéria, o que é a matéria escura e quais são as forças fundamentais da natureza, entre outras questões essenciais. . Precisamente o que os físicos e engenheiros que trabalham no ATLAS acabaram de conseguir é dar-nos novos conhecimentos sobre a forte interação nuclear. Há uma razão muito convincente pela qual o que alcançaram é muito importante: até agora, esta interacção fundamental é a que foi medida com menos precisão das quatro. E a estratégia que conceberam para levar a cabo esta medida é extraordinariamente engenhosa.
O que eles pensaram aproximadamente foi usar o bóson Z, que junto com o bóson W é a partícula mediadora da interação nuclear fraca, para determinar a intensidade da força forte com uma incerteza relativa de apenas 0,8%. Dito assim não parece grande coisa, mas é. É uma medida muito importante que provavelmente ajudará os físicos a desvendar com mais precisão as características desta interação fundamental da natureza.
Além disso, este marco foi possível graças aos avanços que os cientistas introduziram tanto no campo da física experimental como no da física teórica, o que nos convida a enfrentar o futuro iminente com muito otimismo. Quem sabe, talvez esta medição se estabeleça como uma ferramenta crucial capaz de nos ajudar a derrubar as paredes até agora extraordinariamente sólidas do modelo padrão da física de partículas.
Imagem de capa: CERN
Mais informação: Colaboração ATLAS
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