Acelerador na China revela nova partícula ‘glueball’ após décadas de buscas
Físicos buscam há décadas a existência de uma partícula composta predominantemente por forças, e a resposta pode ter sido encontrada. Pesquisadores na China apresentaram evidências para a “glueball”, uma entidade subatômica formada majoritariamente por glúons.
A tradicional distinção entre matéria e força, vista em objetos macroscópicos como uma bola, torna-se menos rígida em escala subatômica. Não imaginamos uma bola feita de gravidade, mas no universo das partículas, as interações se manifestam de maneiras surpreendentes.
Considere um próton, que se decompõe em dois quarks up e um quark down. Quarks são componentes elementares, impossíveis de serem quebrados em partes menores, e são unidos pela força nuclear forte, uma das quatro forças fundamentais da natureza. Essa força, por sua vez, é transmitida pelos glúons, que atuam como uma espécie de “cola” para as partículas do Universo.
Atualmente, cientistas chineses afirmam ter demonstrado a existência de uma partícula formada quase que inteiramente por glúons, batizada de “glueball”.
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Entenda a composição e a importância da ‘glueball’ para a física
A procura pela glueball tem mobilizado a comunidade científica por mais de 50 anos. Os indícios de sua existência foram observados no Beijing Electron–Positron Collider II (BEPC II), um acelerador de partículas situado na capital chinesa. Os resultados preliminares foram divulgados em um artigo disponível no repositório arXiv, aguardando ainda revisão por pares para publicação formal.
Mesmo com a etapa de revisão pendente, a novidade despertou grande interesse no meio científico. Durante a Conferência Internacional de Física de Alta Energia (ICHEP), que aconteceu em Natal, no Rio Grande do Norte, os pesquisadores expuseram os novos achados sobre a partícula, que recebeu a denominação X(2370). Ela foi gerada através da colisão de elétrons e pósitrons em altas energias, produzindo uma partícula com as características esperadas para uma glueball.
É importante esclarecer que a glueball difere do bóson de Higgs, que foi identificado em 2012. O bóson de Higgs é uma partícula elementar, o que significa que ele não pode ser fragmentado. A glueball, no entanto, pode ser dividida em múltiplos glúons, que são, por sua vez, partículas elementares.
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O Beijing Electron–Positron Collider II, parte do Instituto de Física de Alta Energia em Pequim, é considerado um local ideal para a busca por glueballs. O acelerador produz grandes quantidades de uma partícula conhecida como J/Ψ. Os produtos do decaimento de J/Ψ são ricos em glúons, o que facilita significativamente a identificação da glueball. De acordo com Shan Jin, um dos físicos à frente da pesquisa, estima-se que a X(2370) seja composta por aproximadamente 90% de glúons.
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O recente estudo examinou mais de 10 bilhões de decaimentos de J/Ψ. Os cientistas observaram que o X(2370) interage de forma similar com partículas que contêm diferentes tipos de quarks. Como os glúons apresentam interação uniforme com todos os tipos de quarks, esse comportamento está alinhado com as expectativas para uma glueball.
Traços do X(2370) já haviam sido documentados anteriormente. A partícula foi inicialmente identificada em 2011, e desde então, tem sido objeto de investigação para confirmar se é, de fato, a glueball hipotetizada pelos físicos. Em 2024, os pesquisadores demonstraram que sua massa, spin e outras propriedades eram compatíveis com os modelos teóricos da glueball.
Em depoimento, Colin Morningstar, físico de partículas da Carnegie Mellon University, que não esteve envolvido no estudo, disse que, com a confirmação das três propriedades esperadas de uma glueball, a comunidade científica tem “a maior evidência de que partículas dominadas por um componente glueball podem existir na natureza”.
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Como é comum na pesquisa científica, os resultados ainda precisarão ser validados por outros pesquisadores em experimentos independentes. Este processo pode levar alguns anos, visto que o acelerador de Pequim é um dos poucos equipamentos dedicados especificamente à busca por glueballs.
