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Físicos podem ter descoberto a quinta força da natureza

Se isso se confirmar, é revolucionário.

Possível descoberta de uma partícula subatômica previamente desconhecida pode ser evidência de uma quinta força fundamental da natureza, de acordo com um artigo publicado na revista Physical Review Letters por físicos teóricos da Universidade da Califórnia, em Irvine.

“Se for verdade, é revolucionário”, disse Jonathan Feng, professor de física e astronomia. “Durante décadas, sabemos de quatro forças fundamentais: gravitação, eletromagnetismo e as forças nucleares fortes e fracas.

Se confirmada por novas experiências, a descoberta de uma quinta força mudaria completamente a nossa compreensão do universo, com consequências para a unificação entre as forças e a matéria escura”.

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Os pesquisadores encontraram um estudo de meados de 2015 de físicos nucleares experimentais da Academia Húngara de Ciências que buscavam “fótons escuros”, partículas que significariam matéria escura invisível, que, segundo os físicos, representa cerca de 85% da massa do universo. O trabalho dos húngaros revelou uma anomalia de decaimento radioativo que aponta para a existência de uma partícula de luz 30 vezes mais pesada que um elétron.

“Os experimentalistas não foram capazes de afirmar que era uma nova força”, disse Feng. “Eles simplesmente viram um excesso de eventos que indicavam uma nova partícula, mas não estava claro para eles se era uma partícula de matéria ou uma partícula de força.”

O grupo estudou os dados dos pesquisadores húngaros, bem como todos os outros experimentos anteriores nessa área, e mostrou que as evidências desfavorecem fortemente as partículas de matéria e os fótons escuros.

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Eles propuseram uma nova teoria, no entanto, que sintetiza todos os dados existentes e determina que a descoberta poderia indicar uma quinta força fundamental. A análise inicial foi publicada no final de abril no arXiv.

O trabalho demonstra que, em vez de ser um fóton escuro, a partícula pode ser um “bóson X protofóbico”. Enquanto a força elétrica normal atua sobre elétrons e prótons, este bóson recém descoberto interage apenas com elétrons e nêutrons – e em uma faixa extremamente limitada. O co-autor da análise Timothy Tait, professor de física e astronomia, disse: “Não há outro bóson que tenhamos observado que tenha essa mesma característica. Às vezes também o chamamos de ‘bóson X’, onde ‘X’ significa desconhecido.”

Feng observou que outras experiências são cruciais. “A partícula não é muito pesada e os laboratórios têm as energias necessárias para fazer isso desde os anos 50 e 60”, disse ele. “Mas a razão pela qual tem sido difícil encontrar é que suas interações são muito fracas. Dito isso, porque a nova partícula é tão leve, há muitos grupos experimentais trabalhando em pequenos laboratórios ao redor do mundo que podem acompanhar as reivindicações iniciais, agora que eles sabem onde procurar”.

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Como muitos avanços científicos, este abre campos inteiramente novos de investigação.

Uma direção que intriga Feng é a possibilidade de que essa potencial quinta força possa se unir às forças nucleares eletromagnéticas, fracas e fortes como “manifestações de uma força maior e mais fundamental”.

Citando a compreensão dos físicos do modelo padrão, Feng especulou que também pode haver um setor escuro separado com sua própria matéria e forças. “É possível que esses dois setores conversem entre si e interajam uns com os outros através de interações um tanto veladas, mas fundamentais”, disse ele. “Essa força do setor escuro pode se manifestar como essa força protofóbica, que estamos vendo como resultado do experimento húngaro. Em um sentido mais amplo, ela se encaixa em nossa pesquisa original para entender a natureza da matéria escura.” [Phys]

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Particle Physics Models for the 17 MeV Anomaly in Beryllium Nuclear Decays, arxiv.org/abs/1608.03591

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