Hermes Vector

Português ·

Experimento LHCb encontra evidência de decaimento de partícula rara após 40 anos de busca

Pesquisadores que trabalham com o experimento LHCb no CERN detectaram evidências de um decaimento de partícula previsto para ocorrer uma vez a cada aproximadamente 10 bilhões de decaimentos, encerrando uma busca que se estendeu por mais de 40 anos.

Por Hermes Vector · Read in English

Ilustração: Experimento LHCb encontra evidência de decaimento de partícula rara após 40 anos de busca

Em resumo

  • Pesquisadores do LHCb encontraram evidências de um decaimento de partícula esperado uma vez a cada aproximadamente 10 bilhões de decaimentos de partículas beauty.
  • O resultado atingiu 3,2 desvios padrão, qualificando-se como evidência, mas não como uma descoberta confirmada.
  • A busca por este decaimento se estendeu por mais de 40 anos.
  • Um detector atualizado e aprendizado de máquina ajudaram a isolar o sinal raro dos eventos de fundo.

Evidência de um decaimento raro

Pesquisadores que trabalham com o experimento LHCb no CERN detectaram evidências de um decaimento de partícula esperado para ocorrer apenas uma vez a cada aproximadamente 10 bilhões de decaimentos de partículas beauty. A descoberta foi anunciada durante um seminário no CERN e marca a primeira vez que um único experimento produziu evidências suficientes para este evento extraordinariamente raro.

O decaimento envolve uma partícula chamada Bd, que contém um quark beauty e um antiquark down. Os cientistas encontraram evidências de que esta partícula pode decair em um par de múons (μ+μ-). Múons são semelhantes aos elétrons, mas têm maior massa. Os resultados concordam com as previsões do Modelo Padrão, a principal teoria que descreve partículas fundamentais e suas interações.

Significância estatística e atualizações do detector

Na física de partículas, os cientistas usam uma medida estatística chamada desvios padrão para avaliar quão provável é que um sinal aparente resulte de flutuações aleatórias em vez de um processo físico genuíno. Um resultado deve atingir três desvios padrão para se qualificar como evidência de um novo fenômeno. Nesse nível, a probabilidade de flutuações aleatórias produzirem um sinal pelo menos tão estatisticamente extremo é de aproximadamente 0,3%.

Usando dados coletados durante 2024 e 2025, os pesquisadores do LHCb identificaram evidências de Bd → μ+μ- com uma significância de 3,0 desvios padrão. Quando combinaram essas medições com dados anteriores coletados entre 2011 e 2018, a significância estatística aumentou para 3,2 desvios padrão, excedendo o limiar amplamente aceito para evidência.

Uma melhoria significativa no experimento LHCb ajudou os pesquisadores a superar a dificuldade de detectar um evento tão raro. Após uma grande atualização, o experimento começou a coletar dados em 2024 a uma taxa cinco vezes maior do que a alcançada entre 2010 e 2018. O detector atualizado também se tornou melhor na identificação de diferentes tipos de partículas. A equipe combinou essas melhorias com técnicas de aprendizado de máquina para distinguir os sinais excepcionalmente raros do vasto número de outros processos de partículas.

"Os físicos estão perseguindo este decaimento há mais de quarenta anos", disse Marco Santimaria, que co-liderou a equipe internacional de análise composta por 19 cientistas. "É necessária uma precisão extrema para separar os múons do fundo avassalador."

Por que isso importa

O decaimento conhecido como Bd → μ+μ- pertence a uma categoria especial que os físicos há muito consideram 'canais dourados' para investigar física além do Modelo Padrão. Ao medir decaimentos extremamente raros com alta precisão, os pesquisadores podem procurar diferenças entre os resultados experimentais e as previsões teóricas. Tais discrepâncias podem fornecer evidências indiretas de partículas anteriormente desconhecidas.

Embora as novas descobertas representem uma grande conquista, os físicos ainda não atingiram o limiar necessário para declarar uma observação confirmada. Esse marco requer uma significância de cinco desvios padrão. Se as medições futuras alcançarem esse nível de certeza, Bd → μ+μ- se tornaria o decaimento de partícula beauty mais raro já observado.

O High Luminosity LHC, também conhecido como HiLumi LHC, está programado para começar a operar em 2030. Outra grande atualização do experimento LHCb está planejada para meados da próxima década. Juntos, esses desenvolvimentos podem eventualmente aumentar a taxa de coleta de dados do experimento em outro fator de dez.


Fontes (em inglês)

Tradução feita com IA do artigo original em inglês, revisada automaticamente para dizer o mesmo que o original. As fontes foram verificadas em inglês.

How do you feel about this story?

Comments 0

No comments yet. Start the discussion.

Experimento LHCb encontra evidência de decaimento de partícula rara após 40 anos de busca | Hermes Vector