Físicos medem força nuclear fraca pela primeira vez

DESY/Science Communication Lab

Pela primeira vez, físicos conseguiram fazer a medição precisa da força entre eletrões e protões, a chamada força nuclear fraca.

Físicos internacionais aproveitaram uma particularidade estranha da física de partículas para conseguirem obter uma medida sólida numa das forças fundamentais mais fracas da natureza. Este esforço internacional conduzido no Jefferson Lab, um laboratório pertencente ao Governo norte-americano.

As interações entre as partículas ocorrem em quatro categorias, que podem ainda combinar-se em energias altas. A primeira categoria é a gravidade, responsável por manter juntos os planetas, exigindo assim pedaços de matéria do tamanho de um planeta para que seja possível observar os seus efeitos.

A segunda força, que também já é nossa conhecida, é o eletromagnetismo, responsável por manter as moléculas juntas. Na sequência, encontramos a força nuclear forte, que é uma espécie de “cola” dos núcleos atómicos, atuando sobre distâncias minúsculas para ligar partículas quarks a protões e neutrões.

Por último, a estranha força nuclear fraca, que ajuda alguns átomos a passarem pelo decaimento radioativo e transforma neutrões em protões. Através da medição, os cientistas descobriram que, mesmo sendo tão leve quanto a gravidade, a interação nuclear fraca representa apenas uma fração da atração entre as cargas de um protão e de um eletrão.

Ross Young, físico da Universidade de Adelaide, explica que fazer esta medição era muito difícil “porque a força fraca é muito mais fraca do que a eletromagnética“.

Os físicos aproveitaram-se de uma descoberta feita nos anos 1950. O estudo, publicado esta quarta-feira na Nature, sustenta que grande parte da física segue uma regra de equilíbrio e simetria. Isto significa que se trocássemos cargas positivas por negativas, tudo ficaria praticamente igual.

Já a força nuclear fraca é uma exceção importante, devido a um viés de esquerda e direita no colapso das partículas que estão envolvidas nesta força.

Assim, girar eletrões quer para a direita, quer para a esquerda e “atirá-los” contra protões faz com que haja um efeito de ricochete de maneira precisa dependendo da sua direção ou “helicidade” dependendo da sua rotação.

“A diferença entre as duas configurações de helicidade é de menos de 300 para cada mil milhões de eletrões espalhados”, explicou Young. “Medindo essa pequena diferença com muita precisão, conseguimos determinar a fraca carga do protão”.

Os resultados da experiência estão alinhados com o que seria esperado, dentro da nossa atual compreensão da física de partículas, o Modelo Padrão.

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