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Caça às “partículas fantasmas” pode revelar segredos do Universo

Há muitos anos, os físicos têm alimentado suspeitas intrigantes sobre a existência de partículas enigmáticas, às vezes referidas como “fantasmas“, que presumivelmente permeiam o Universo. 

Essas “entidades”, se descobertas, poderiam desencadear avanços significativos na compreensão da verdadeira natureza cósmica. Agora, cientistas estão confiantes de que uma oportunidade para validar a existência dessas partículas está à vista, com a aprovação de uma experimento pelo Centro Europeu de Pesquisa Nuclear (Cern), projetado especificamente para esse propósito.

Acelerador de partículas do CERN. Crédito: D-VISIONS/Shutterstock

O novo instrumento proposto promete uma sensibilidade mil vezes maior na detecção dessas partículas, comparado aos dispositivos anteriores. Diferentemente do Grande Colisor de Hádrons (LHC), que opera colidindo partículas umas contra as outras, este instrumento as direcionará contra uma superfície rígida para detecção das partículas “fantasmas”.

Mas o que são exatamente essas partículas “fantasmas” e por que uma abordagem tão especial é necessária para sua detecção? 

Partículas “fantasmas” podem compor a maior parte do Universo

Chamada de Modelo Padrão, a teoria atual da física de partículas postula a existência de uma família composta por 17 partículas fundamentais, algumas amplamente conhecidas, como o elétron e o bóson de Higgs, e outras menos familiares, como o quark charm, o neutrino do tau e os glúons. 

Composição do Universo. Crédito: NASA/Olhar Digital

Observações astronômicas indicam que apenas uma fração ínfima do Universo é composta por matéria convencional, sugerindo que o restante pode ser constituído por essas enigmáticas partículas “fantasmas” ou “ocultas”.

Detectá-las é uma tarefa árdua devido à sua interação extremamente limitada com a matéria convencional. Como espectros incorpóreos, elas atravessam a matéria sem deixar vestígios, desafiando os métodos de detecção tradicionais. 

Em raras ocasiões, elas podem se decompor em partículas do Modelo Padrão, que são detectáveis por instrumentos apropriados. O novo dispositivo concebido pelo Cern aumenta consideravelmente as chances de detecção dessas desintegrações, proporcionando um número ampliado de colisões.

Em contraste com os experimentos convencionais que se baseiam na colisão de partículas umas com as outras, o Projeto de Busca por Partículas Ocultas (SHiP) adotará uma abordagem diferente, colidindo-as com um bloco maciço de material. Essa técnica, conhecida como “alvo fixo”, visa fragmentar todas as partículas envolvidas, ampliando assim as oportunidades de detecção. 

Diagrama desenvolvido pela BBC Reserch explicando a nova técnica de colisão de partículas. Crédito: BBC

A eficácia dessa nova abordagem reside na sua engenhosidade. O professor da Imperial College, em Londres, Andrey Golutvin, principal investigador do projeto, descreve a iniciativa como o início de uma nova era na exploração das partículas ocultas, destacando seu potencial para resolver questões fundamentais na física de partículas. 

“O SHiP tem a possibilidade única de resolver vários dos principais problemas da física de partículas, e temos a perspectiva de descobrir partículas que nunca foram vistas antes”, disse ele à BBC.

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O cronograma e os custos associados a essa empreitada são notáveis. Prevista para iniciar suas operações em 2030, a experiência SHiP representa uma alternativa mais acessível em comparação com outros projetos de grande escala, como o Futuro Colisor Circular (FCC). 

Enquanto o FCC, com um custo estimado de 12 bilhões de libras esterlinas (aproximadamente, R$76 bilhões), está programado para entrar em operação somente na década de 2040, o SHiP oferece uma perspectiva mais imediata e econômica para a busca de novas partículas. 

De qualquer forma, os pesquisadores enfatizam a importância de explorar diversas abordagens, reconhecendo que cada uma delas contribui para a ampliação do conhecimento humano sobre o Universo e suas complexidades.

Em síntese, a busca por partículas “fantasmas” representa uma jornada científica fascinante, impulsionada pela curiosidade humana e pela determinação em desvendar os segredos mais profundos do cosmos

Com seu método diferenciado, o SHiP promete mais luz aos mistérios que envolvem a verdadeira natureza do Universo, estabelecendo assim um marco na história da física moderna. 

Olhar Digital

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