Todas as coisas que você pode ver e tocar, de cachorros a estrelas, são compostas basicamente de duas partículas subatômicas: os quarks, que formam o núcleo dos átomos, e os elétrons, que formam nuvenzinhas de carga elétrica negativa ao redor do núcleo.
Existem outras partículas por aí, com diferentes graus de participação nas nossas vidas. Os fótons são a unidade fundamental da luz, sem eles não existiriam lâmpadas nem wi-fi.
Já os neutrinos levam uma existência basicamente imperceptível: neste exato segundo há 100 trilhões deles atravessando seu corpo sem causar mal ou bem algum a você.
É impossível, até onde se sabe, subdividir qualquer uma dessas partículas. Elas são as menores coisas que existem; os componentes fundamentais da realidade.
O problema é que os tijolinhos básicos da construção do Universo se organizam de um jeito meio estranho. Veja só:
Os quarks que formam nossos átomos vêm em duas configurações, apelidadas pelos físicos de up e down. Vale dizer que esses são só nomes espirituosos, os conceitos de “em cima” e “embaixo” nem sequer fazem sentido no contexto quântico.
(Certa vez, um jovem aluno perguntou ao físico italiano Enrico Fermi o nome de uma partícula e ele respondeu: “Olha, se eu conseguisse lembrar os nomes dessas partículas, teria sido botânico”)
Acontece que existem seis quarks ao todo. Os outros quatro são o charm e o top (que são parecidos com o up, só que mais pesados) e o strange e o bottom (que são parecidos com o down, e também mais pesados).
O quark top, aliás, é muito top: tem 85 mil vezes mais massa que o quark up, o que o torna a partícula mais pedaçuda do Modelo Padrão.
Essa família estendida de quarks roliços não parece existir por qualquer motivo especial. A esmagadora maioria dos quarks que existe são dos tipos up e down, os que formam você e todo o resto ao redor.
Mas eles dão as caras em situações extremas – tipo os experimentos realizados no Grande Colisor de Hádrons, o maior acelerador de partículas do mundo, que consiste em um túnel redondo de 27 km enterrado na fronteira da França com a Suíça.
É uma existência efêmera: quando uma colisão entre partículas gera uma figurinha rara como um quark bottom, ele dura um trilionésimo de segundo antes de passar por um processo chamado “decaimento” e dar origem a alguma outra partícula.
Quarks nunca andam sozinhos. Eles sempre aparecem agrupados, seja em trios (como nos prótons e nêutrons que formam nossos átomos), seja em duplas. Uma dessas duplas é o méson B0, formado por um quark bottom e um quark down (um dos dois vem na versão de antimatéria, mas não vamos complicar).
Quando esse méson decai, quase sempre se desmancha em partículas comuns; nada digno de nota. Muito raramente, porém, ele se transforma em um par de múons – partículas são basicamente elétrons parrudos, com cerca de 200 vezes mais massa. Quão raramente? Uma vez a cada 10 bilhões. Deixa o bilhete dourado do Willie Wonka no chinelo.
Os físicos vem tentando registrar esse fenômeno raro desde 1984. A primeira evidência foi apresentada na última terça-feira (3) no CERN, o laboratório europeu que opera o LHC. Se confirmado, será o decaimento de partícula mais raro já observado.
O resultado veio do LHCb, um dos quatro grandes detectores do colisor – o “b” do nome vem de beauty, “beleza”, o outro apelido do quark bottom (pois é: os físicos não chegaram a um consenso sobre isso).
Para achar essa agulha no palheiro, uma equipe de cerca de 20 pesquisadores, liderada por Harry Cliff, da Universidade de Cambridge, juntou dados colhidos entre 2011 e 2018 com uma safra nova, de 2024 e 2025.
Essa safra foi registrada depois de uma reforma que permitiu ao detector coletar informações até cinco vezes mais rápido. Algoritmos de aprendizado de máquina ajudaram a filtrar o ruído em bilhões de colisões.
Vale um asterisco: o resultado tem significância estatística de 3,2 sigma. Traduzindo, a chance de o sinal ser só um acaso – uma flutuação nos dados que imita o fenômeno – é de algo como 1 em 1.500.
Parece pouco, mas na física de partículas só se crava uma descoberta a partir de 5 sigma, o que equivale a cerca de 1 chance em 3,5 milhões. Por isso, os pesquisadores falam em “evidência”, e não em descoberta. O trabalho (acesse aqui) também ainda não foi revisado por outros cientistas.
Mas por que gastar quatro décadas atrás de algo tão raro?
O Modelo Padrão, a teoria que descreve todas as partículas conhecidas, prevê com precisão a frequência desse decaimento. Se qualquer coisa diferente do previsto for registrada pelos detectores, é sinal de que há alguma lacuna no Modelo – e, portanto, que há algum novo mistério para os físicos investigarem.
É como uma estrada de terra pouco usada: se, de repente, passarem por ela mais carros do que o previsto, é sinal de que existe algum acesso que não está no mapa.
Essas partículas desconhecidas podem estar escondidas em uma escala que os pesquisadores apelidaram de “zeptoverso”: o mundo das distâncias da ordem de um zeptômetro, um bilionésimo de trilionésimo de metro. Para ter uma ideia: se um próton fosse do tamanho do Maracanã, um zeptômetro seria um grão de areia no gramado.
O LHC, sozinho, consegue sondar distâncias de uns 100 zeptômetros. Decaimentos raros como esse permitem espiar ainda mais fundo – é como ouvir o barulho de um cômodo em que você não consegue entrar. Lá embaixo podem estar as respostas para alguns dos maiores mistérios da física, como a natureza da matéria escura e o motivo de o Universo ter tanta matéria e tão pouca antimatéria.
Por enquanto, feliz ou infelizmente, não há qualquer problema com o Modelo Padrão: o decaimento parece seguir as equações que já conhecemos. Mas isso também é informação, porque ajuda a riscar do mapa os lugares onde a física nova não está.
O LHCb deve continuar coletando dados até o começo da década de 2030, e uma próxima reforma pode multiplicar o ritmo de coleta por dez. Depois disso, a esperança fica com o sucessor do LHC, que só deve entrar em operação daqui a algumas décadas.
Talvez seja lá, no zeptoverso, que more a resposta para aquela pergunta incômoda: por que, afinal, o Universo se deu ao trabalho de fabricar quarks roliços que quase nada usa. Os físicos ainda não sabem. Mas podem estar batendo à porta da resposta.
Fonte: abril
