Aumentam indícios de uma quinta força no Universo

Redação do Site Inovação Tecnológica - 27/11/2019

Elétrons e pósitrons inevitavelmente aniquilam-se um ao outro, gerando uma emissão de raios gama - menos em átomos de positrônio, híbridos de matéria e antimatéria.
[Imagem: CERN]

Forças da natureza

Em 2016, uma equipe de físicos da Hungria encontrou indícios fortes da existência de uma quinta força fundamental da natureza.

Essa quinta força viria se juntar às quatro forças fundamentais reconhecidas atualmente pela física: eletromagnetismo, gravidade, força nuclear fraca e força nuclear forte.

Agora, eles encontraram novos indícios, reforçando sua conclusão anterior, ao estudar o comportamento de um átomo de hélio e como ele emite luz conforme decai.

Bóson protofóbico

Ao receber um pulso de luz, um elétron em um átomo captura essa energia, saltando da órbita que ocupava para uma órbita mais externa, mais distante do núcleo.

Se o pulso de luz for forte o suficiente, um elétron pode produzir um pósitron - uma versão de antimatéria do elétron -, que então se afastam um do outro em um ângulo previsível, antes de se aniquilarem, ao se encontrarem com suas respectivas antipartículas.

Com base na lei de conservação de energia, à medida que a energia da luz que produz as duas partículas aumenta, o ângulo com que elas saem do átomo deve diminuir.

Em 2016, a equipe verificou que o átomo de berílio-8 produz pósitrons e elétrons que se afastam a um ângulo de 140 graus, muito maior do que o previsto pela teoria. A equipe atribuiu o fenômeno a uma partícula que eles batizaram de X17, uma vez que ela teria uma massa de cerca de 17 megaeletronvolts (MeV), aproximadamente 33 vezes mais do que a massa de um elétron.

O nome completo de batismo da partícula é "bóson X protofóbico", porque ela seria repelida pelos prótons, ou núcleos atômicos.

A antimatéria brilha exatamente igual à matéria.
[Imagem: Chukman So/CERN]

Partícula X17

Em seu novo experimento, realizado agora, eles constataram que pósitrons e elétrons emitidos quando um átomo de hélio-4 é energizado saem chispando a um ângulo de 115 graus, ainda maior do que o previsto pela teoria.

Attila Krasznahorkay e seus colegas do Instituto de Pesquisas Nucleares Atomki atribuem esse efeito inesperado à hipotética partícula X17, uma vez que, também no caso do hélio, sua energia se situa na casa dos 17 MeV.

Com uma vida breve, decaindo em 10-14 segundo, essa partícula seria portadora de uma força que explica o distanciamento observado entre os elétrons e os pósitrons.

A equipe acredita que, se confirmada, a existência da nova partícula e sua força podem também estabelecer um elo entre a matéria que vemos e a matéria que não vemos, conhecida como matéria escura.

De fato, vários experimentos em busca das partículas de matéria escura - nenhum encontrou nada até agora - têm-se concentrado nessa faixa dos 17 MeV porque estudos teóricos indicam ser esse um nível de energia promissor para procurar por elas.

Bibliografia:

Artigo: New evidence supporting the existence of the hypothetic X17 particle
Autores: A.J. Krasznahorkay, M. Csatlos, L. Csige, J. Gulyas, M. Koszta, B. Szihalmi, J. Timar, D.S. Firak, A. Nagy, N.J. Sas, A. Krasznahorkay
Revista: arXiv
Link: https://arxiv.org/abs/1910.10459

CP2