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singularidade triangular

04.09.2021

Uma equipe internacional de pesquisadores, liderada por cientistas da Universidade de Bonn, realizou uma análise minuciosa dos dados coletados durante os experimentos em um dos aceleradores de partículas e encontrou evidências há muito esperadas da existência de um fenômeno muito exótico. Esse fenômeno, a chamada "singularidade triangular", é responsável pelo fato de que, sob certas condições, partículas elementares podem trocar quarks e se transformar em partículas de outros tipos. Além disso, o fenômeno da "singularidade triangular" contém a resposta para um dos mistérios que por muito tempo intrigaram os cientistas nucleares: prótons, nêutrons e muitas outras partículas têm uma massa muito maior do que se esperaria do ponto de vista da algumas teorias modernas. Isso se deve a algumas das características das forças nucleares fortes que unem e mantêm os quarks juntos.

Durante a pesquisa, os cientistas analisaram dados do experimento COMPASS da Organização Europeia para Pesquisa Nuclear CERN. Este experimento consiste em acelerar certas partículas chamadas píons a velocidades extremamente altas e "atirar" esses píons em átomos de hidrogênio.

As partículas, chamadas píons, consistem em um quark e um antiquark, mantidos juntos por forças nucleares fortes, como dois ímãs de pólos opostos. No entanto, se os ímãs se separarem e começarem a se afastar um do outro, a força de sua atração mútua diminuirá com o aumento da distância. As forças de interações nucleares fortes se comportam de maneira muito diferente, sua força aumenta com o aumento da distância, tornando tudo como uma mola esticada ou um elástico.

No entanto, quando um píon colide com um núcleo de hidrogênio, a "goma" de interações nucleares fortes "explode" e uma quantidade bastante grande de energia potencial acumulada é liberada. “Essa energia se transforma em matéria e esse processo cria novos tipos de partículas elementares”, escreveram os pesquisadores.

Em 2015, os sensores do experimento COMPASS durante o "disparo" de píons em átomos de hidrogênio registraram sinais muito incomuns. A natureza desses sinais indicou que uma partícula exótica surgiu durante a colisão por um tempo muito curto. "Partículas comuns, como prótons e nêutrons, consistem em três quarks. Outras, como os píons, consistem em um quark e um antiquark", escrevem os pesquisadores. tetraquark.

No entanto, uma análise mais acurada dos dados mostrou que a presença de um sinal incomum pode ser explicada de forma um pouco diferente, do ponto de vista da possibilidade da existência do fenômeno da "singularidade triangular". Este mecanismo foi teoricamente descrito na década de 1950 pelo físico soviético Lev Davidovich Landau, mas até recentemente nenhuma prova experimental foi obtida.

De acordo com isso, durante a colisão de um píon e um átomo de hidrogênio, um tetraquark não aparece, mas aparecem algumas partículas intermediárias contendo quarks e antiquarks. Partículas intermediárias decaem instantaneamente, e partículas próximas que participam da colisão trocam quarks e mudam seu tipo. Os sinais resultantes se assemelham muito aos sinais de uma partícula de tetraquark com uma certa massa.

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