Os físicos estão procurando por uma partícula indescritível que oscila nos dois sentidos e, se a encontrarem, poderia explicar vários resultados bizarros encontrados em destruidores de átomos em todo o mundo.
Na física moderna, a matéria é dividida em seu nível mais básico em dois tipos de partículas: por um lado, os quarks, que geralmente se ligam para formar prótons e nêutrons, que por sua vez formam os núcleos dos átomos. Por outro lado, são leptões. Isso inclui tudo o mais com massa - de elétrons comuns a múons e taus mais exóticos, a neutrinos fracos e quase indetectáveis. Sob circunstâncias normais, essas partículas aderem principalmente à sua própria espécie; quarks interagem principalmente com outros quarks e leptons com outros leptons.
Mas os físicos suspeitam que há mais partículas por aí. Muito mais. E uma dessas classes propostas de partículas é chamada leptoquark. Se existirem, os leptoquarks preenchem a lacuna entre leptons e quarks, acoplando-se a ambos os tipos de partículas. Ninguém nunca encontrou evidências diretas da existência de leptoquarks, mas os pesquisadores têm motivos para suspeitar que estão por aí. Em setembro, os experimentalistas do Large Hadron Collider (LHC) publicaram os resultados de várias experiências na revista de pré-impressão arXiv, projetada para provar ou refutar sua existência.
"Os leptoquarks se tornaram uma das idéias mais tentadoras para estender nossos cálculos, pois possibilitam explicar várias anomalias observadas", afirmou Roman Kogler, físico do LHC, em comunicado.
Quais são essas anomalias? Experiências anteriores no LHC, no Fermilab e em outros lugares resultaram em resultados estranhos, com mais "eventos" onde partículas foram criadas do que as teorias da física dominante previam. Leptoquarks, que se decompõem em chuveiros de outras partículas logo após sua criação, podem explicar esses eventos extras.
Para caçar o leptoquark, os pesquisadores do LHC vasculham enormes volumes de dados. O LHC esmaga prótons com energias extremamente altas, e a esperança é de que, com o tempo, surjam padrões nos dados dessas colisões que mostram que os leptoquarks ocasionalmente aparecem brevemente naquele incêndio criativo.
Até agora, os documentos recém-lançados descartaram apenas certos tipos de leptoquarks, mostrando que os leptoquarks que ligariam os leptons a quarks em níveis específicos de energia - ainda não surgiram. Mas ainda existem amplas faixas de energia para explorar.
Yiming Zhong, físico da Universidade de Boston e co-autor principal de um artigo teórico de outubro de 2017 publicado no The Journal of High Energy Physics intitulado The Leptoquark Hunter's Guide, disse que, embora seja empolgante ver pesquisadores do LHC caçando leptoquarks, ele pensa na visão deles de a partícula multicoupling é muito estreita.
Os físicos de partículas dividem as partículas de matéria não apenas em leptões e quarks, mas também em categorias que chamam de "gerações". Os quarks de cima e para baixo, assim como o nêutron de elétrons e elétrons, são quarks e leptons de "primeira geração". A segunda geração inclui charme e quarks estranhos, bem como múons e neutrinos de múons. E os quarks superiores, inferiores, taus e tau neutrinos compõem a terceira geração, de acordo com o CERN, a Organização Européia de Pesquisa Nuclear, que opera o LHC. As partículas da primeira geração são mais leves e estáveis, enquanto a segunda e a terceira gerações são mais massivas e têm vida mais curta.
As pesquisas de leptoquark publicadas pelo LHC assumem que os leptoquarks seguem regras geracionais que governam as partículas conhecidas. Um leptoquark de terceira geração pode acoplar-se a um tau e a um quark inferior. Um de segunda geração pode acoplar-se a um múon e um quark estranho. E assim por diante.
Mas Zhong disse à Live Science que qualquer caçada completa ao leptoquark deve assumir que "leptoquarks de várias gerações" possam estar lá, oscilando descontroladamente, talvez de elétrons de primeira geração para quarks de fundo de terceira geração. Ele disse ter ouvido rumores de que os pesquisadores estão prontos para começar essa pesquisa, mas que nenhum dos documentos publicados pelo LHC ainda reflete essa abertura à possibilidade.
Enquanto isso, os leptoquarks podem estar lá fora, acoplando-se brevemente a qualquer partícula que escolherem antes de desaparecer rapidamente. Ou talvez não. Por enquanto, a caça ao leptoquark ainda está em andamento.
