Físicos estão à procura de partícula que pode explicar falta de lítio no Universo

Durante meses, os físicos estiveram discretamente indo á loucura por causa de uma tentadora evidência de uma nova partícula que encontra-se fora do modelo padrão da física. Primeiramente, vista como um "flash" em dados do Grande Colisor de Hádrons (LHC), a busca agora é para confirmar a sua existência, o que os especialistas dizem que seria "maior que a descoberta do bóson de Higgs". 

Os físicos têm demonstrado que a existência de uma nova partícula misteriosa, que eles estão chamando de "partícula X", poderia explicar um dilema significativo na física: onde foi parar todo o lítio em falta no Universo? Os cientistas calcularam todo o lítio que deveria ter sido formado no início do Universo, e este número é cerca de três vezes maior que a quantidade do elemento que vemos atualmente.

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Após mais de uma década tentando descobrir o que poderia ter acontecido, agora uma equipe internacional de físicos apresenta uma nova hipótese - um novo tipo de partícula, além de nossa compreensão atual da física, que poderia ter interagido com prótons e nêutrons logo após o Big Bang para destruir a maior parte do lítio cósmico - por isso não podemos encontrá-lo hoje.

Essa é apenas uma hipótese à espera de ser testada, por enquanto - e esta partícula X não é a mesma que os cientistas têm tido vislumbres no Grande Colisor de Hádrons. Mas se a hipótese for comprovada, seria uma evidência da física além do modelo padrão - o conjunto de regras que, de acordo com o nosso melhor entendimento, regem o funcionamento do Universo.

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Fusão de partículas

Mas como os cientistas sabem quanto lítio deveria existir? Os números iniciais são baseados numa hipótese sobre o que aconteceu no nascimento do Universo, conhecido como a "nucleossíntese do Big Bang". De acordo com essa ideia, prótons e nêutrons se fundiram para formar núcleos nos primeiros minutos após o Big Bang. "Esse processo gerou deutério, grandes quantidades de hélio-4 e menores quantidades de hélio-3 - os dois últimos combinados para criar o berílio-7, que eventualmente decaiu para o lítio-7", explica o jornalista científico Edwin Cartlidge.

Partindo desse pressuposto, juntamente com observações da radiação cósmica de fundo, os pesquisadores podem fazer previsões muito precisas sobre as proporções relativas desses núcleos. Mas, enquanto as previsões para hélio e deutério estão dentro do esperado, o valor proposto para o lítio está longe, em qualquer lugar entre duas e cinco vezes altos demais no início do Universo. Uma explicação para isso é que algum processo astrofísico, como o nascimento e morte de estrelas, pode ter devorado todo o lítio - mas ninguém foi capaz de identificar até agora qualquer comportamento que se encaixe nesta hipótese.

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Solução nas partículas

Em vez disso, os pesquisadores têm procurado uma solução na física das partículas para o que está acontecendo, e uma resposta que faz sentido é que há algo mais em jogo que nós ainda não detectamos - uma hipotética partícula X. Uma equipe de pesquisadores liberada por Maxim Pospelov, do Perimeter Institute, em Waterloo, no Canadá, já calculou que essa partícula seria eletricamente neutra e bastante estável, e iria interagir "de forma bastante viva com ambos prótons e nêutrons, e têm uma massa que encontra-se em algum lugar entre 1.6 e 20 megaeletronvolts (MeV)", como explica Cartlidge.

De acordo com Pospelov, a partícula X poderia eliminar o lítio de duas maneiras: ou romper núcleos de berílio em hélio-3 e hélio-4 ou decair em lítio-7; ou quebrar o deutério, liberando nêutrons que destruíram  o lítio para manter os níveis de deutérios inalterados. Pospelov disse a Cartlidge que a sua proposta de partícula X também se encaixa na descrição de uma partícula hipotética que atua como mediadora entre a matéria normal e a matéria escura, que e estimada para ter uma massa semelhante, entre 10 e 30 MeV.

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Trabalho em várias frentes

Há ainda um longo caminho a percorrer antes que nós tenhamos evidências de que a partícula X pode realmente existir - por enquanto tudo é apenas uma hipótese. Os pesquisadores serão capazes de investigar mais profundamente ao estudar o decaimento de partículas conhecidas como kaons, bem como através de experimentos que atingem um objeto com prótons e elétrons.

Enquanto isso, os físicos permanecem céticos. Keith Olive, da Universidade de Minnesota, nos EUA, disse que o artigo "serve mais como um exemplo do que pode funcionar, e não como uma solução". Kenneth Nollett, da Universidade Estadual de San Diego, também nos EUA, admite que ainda acha que há uma explicação astrofísica para o dilema do lítio, mas acredita que vale a pena perseguir a ideia das partículas. "Progresso na ciência requer trabalho em todas as frentes", sentencia.

Fonte: HypeScience