A quinta força da natureza? Físicos encontram partícula se comportando de forma estranha

Em 2021, os físicos do Fermilab, o acelerador de partículas localizado nos Estados Unidos, fizeram um experimento que encontrou múon interagindo com algo invisível. Esse ano, os experimentos foram refeitos e os resultados foram os mesmos de 2021: algo está interagindo com os múons.

O físico Brendan Casey que liderou a descoberta afirma que o múon pode estar interagindo com outra partícula, outra dimensão ou até mesmo a descoberta de uma nova força. Porém, é necessário novos experimentos para investigar mais a fundo o que está sendo observado nesses dados.

O estudo foi submetido para o Journal Physical Review Letters nessa quinta feira. É mais uma pergunta em aberto dentro do mundo da Física de partículas.

As forças da natureza

Nós sabemos que no Universo existe quatro forças: gravitacional, eletromagnética, fraca e forte. Cada uma dessas forças possuem suas espectivas escalas de atuação, ou seja, onde os efeitos da força ficam evidentes e não pode ser ignorado.

Já a força eletromagnética é causada pela interação de partículas carregadas. Já a força forte é responsável por juntar os quarks em nêutrons e prótons, a força fraca sendo responsável pelo processo de fusão e fissão nucleares.

Apesar da energia escura atuar de uma forma oposta à força gravitacional, ainda não é possível afirmar que se trata de uma nova força no Universo.

Tudo começou com as forças

Uma das ideias associadas à evolução do Universo é que nos primeiros momentos após o Big Bang, a temperatura e a energia eram tão altas que as quatro forças eram uma só. Essa é uma grande busca dos físicos: entender como acontece a unificação das quatro forças.

Em 1979, os físicos Sheldon Glashow, Abdus Salam e Steven Weinberg receberam o prêmio Nobel por terem encontrado a unificação de duas dessas forças, a eletromagnética e a força fraca. A unificação levou o nome de força eletrofraca.

A unificação se torna um desafio maior ainda quando é necessário unir a gravidade a outras três. Enquanto as outras três possuem partículas associadas, a gravidade é a única que permanece sem partícula, além de não ser bem aceita dentro da Mecânica Quântica.

A origem da matéria

A unificação das forças eletrofracas possibilitou entender como acontece a quebra dessa simetria e como as duas se separaram. Hoje, o Modelo Padrão espera que a massa de bósons W e Z surgiu quando aconteceu essa quebra de simetria.

No Modelo Padrão, a massa é originada devido ao campo de Higgs ou mecanismo de Higgs. Esse mecanismo é diretamente ligado à interação das forças eletromagnética e fraca. Por isso, é de interesse entender como aconteceu a separação de todas as forças.

Aceleradores de partículas

Para responder essas perguntas, usa-se aceleradores de partículas que, como próprio o nome diz, aceleram partículas e as colidem. As colisões podem liberar outras partículas como fótons e partes internas.

É isso que o Fermilab faz em seus experimentos. Porém, em 2021, eles encontraram partículas chamadas de múons se comportando de uma força diferente da prevista pelo Modelo Padrão. O múon possuia uma velocidade diferente da esperada, indicando que talvez ele estivesse interagindo com algo que ainda não sabe-se o que é.

A quinta força da natureza?

Uma das hipóteses é que o múon está interagindo de uma forma que ainda não conhecemos, uma quinta força da natureza, diferente das quatro que conhecemos.

Ainda é cedo para afirmar que estamos perto de uma das maiores descobertas da Física dos últimos anos, mas se confirmado é uma nova porta no mundo da Física de Partículas para compreender o que aconteceu nos primeiros momentos do Universo e como chegamos até aqui.