Idéias além do modelo padrão da física de partículas, incluindo partículas de Higgs em tecnicolor e bola de cola, podem explicar a recente descoberta chocante de que o bóson W é mais pesado do que pensávamos.

Em 7 de abril, pesquisadores anunciaram resultados do agora extinto colisor Tevatron em Illinois, descobrindo que a massa do bóson W é maior do que o modelo padrão da física de partículas prevê – uma medição surpreendentemente sólida que pode exigir nova física. Idéias para explicá-lo já começaram a fluir a sério.

O bóson W é uma das partículas que carrega a força nuclear fraca da mesma forma que um fóton carrega a força eletromagnética. Também é importante as interações entre neutrinos e outras partículas subatômicas. Antes da medição do Tevatron, todas as observações modernas de sua massa se agrupavam em torno de 80,379 gigaelétron-volts.

O novo resultado o coloca em 80,4335 gigaelectronvolts, que é diferente do valor observado anteriormente com uma significância estatística de 5 sigma – o que significa que há cerca de 1 em 3,5 milhões de chances de encontrar esse novo valor por acaso se o antigo estiver realmente correto . Uma década de análise de dados pela equipe Tevatron tornou aparentemente uma das medições de física de partículas mais seguras na memória moderna.

A anomalia de massa do bóson W indica que algo sobre o modelo padrão está errado ou incompleto. Isso é chocante em certo sentido porque o modelo padrão tem sido extraordinariamente preciso em suas previsões até agora, mas não é necessariamente surpreendente que já sabíamos que estava incompleto – o modelo não contém explicação para a matéria escura, a prevalência da matéria de antimatéria no universo conhecido ou mesmo gravidade.

Muitos deles também visam resolver outras questões em aberto na física de partículas. Por exemplo, um modelo popular que explica o peso extra do bóson W adicionaria um novo tipo de partícula chamado leptoquark que poderia explicar outro grande mistério na física de partículas – a anomalia muon g-2, que surge do fato de que os múons parecem girar mais rápido do que o modelo padrão prevê.

Um conjunto de possíveis novas partículas, chamadas partículas supersimétricas ou “partículas”, acomodaria um bóson W mais massivo, a anomalia múon g-2 e o mistério de por que as partículas fundamentais em geral têm as massas que têm, de uma só vez .

“Esperamos que as novas partículas que essa supersimetria prevê tenham massas que não sejam muito mais pesadas que as do Higgs”, que está no limite de massa superior que o LHC pode sondar, diz Peter Athron da Universidade Normal de Nanjing, na China. Isso explicaria por que ainda não os vimos.

Algumas das novas partículas sugeridas também podem ser candidatas à matéria escura, potencialmente outra razão pela qual ainda não foram detectadas.

Vasculhar essas muitas ideias para encontrar a correta exigiria tempo, testes e, em alguns casos, uma nova geração de colisores de partículas. “De forma alguma uma nova massa do W será suficiente para selecionar uma nova teoria da natureza”, diz Sannino. No entanto, antes que os físicos de partículas saiam em busca de novas partículas e uma nova teoria da natureza, eles precisarão verificar minuciosamente a medição do Tevatron.

“É prematuro pensar em qualquer nova física neste momento, antes de descobrirmos por que essa medida está em discrepância com as outras medidas que temos”, diz Matthias Schott, do CERN, perto de Genebra, na Suíça, que trabalhou em uma medição anterior do bóson W. usando o Grande Colisor de Hádrons (LHC). “Obviamente, novas partículas são uma explicação muito mais legal, mas todas as outras medições da massa do bóson W se encaixam perfeitamente, e há esta que não se encaixa.”

Schott e seus colegas do CERN já iniciaram o processo de verificação da nova medição em relação aos dados do LHC, e devem ter resultados nos próximos 6 meses a 2 anos, diz ele. Dependendo do que esses resultados dizem, a busca por nova física pode estar em andamento.

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