Os quarks, as partículas elementares que constituem os prótons e nêutrons do núcleo atômico, são férmions. E os elétrons, também. Eles existem em vários tipos, embora os físicos gostem mais de falar de “sabores”: cima (up), baixo (down), encanto (charm), estranho (strange), topo (top) e fundo (bottom). Os mais frequentes na matéria ordinária são os quarks cima e baixo, embora o que mais nos interessa neste artigo seja o quark cima por uma razão muito interessante: ele é a partícula elementar mais pesada que podemos encontrar na natureza.
Uma observação interessante, já que estamos lidando com os férmions: a supersimetria é um modelo teórico da física de partículas que propõe a existência de uma partícula hipotética que está emparelhada com cada uma das partículas fundamentais que conhecemos. Ela busca explicar a relação entre os bósons, que têm um spin com valor inteiro, e os férmions, que têm um spin semi-inteiro. No entanto, é importante não deixar de destacar que é um quadro teórico hipotético que, portanto, ainda não foi observado na natureza. Nem mesmo experimentalmente.
O CERN investigou se o quark cima respeita a Teoria Especial da Relatividade
A mecânica quântica e a Teoria Especial da Relatividade formulada por Albert Einstein constituem o coração do Modelo Padrão da física de partículas. Até agora, essa teoria do popular físico alemão resistiu impávida ao passar do tempo, mas os cientistas não perdem a mínima oportunidade de colocá-la em xeque. E isso é ideal, já que é uma das estratégias mais eficazes quando o objetivo é ir além dos sólidos muros do Modelo Padrão, com a esperança de elaborar uma nova física.
A simetria de Lorentz reside no núcleo deste modelo. Em termos gerais, essa propriedade justifica que os resultados experimentais sejam independentes da orientação e da velocidade com que o experimento é realizado no contínuo espaço-tempo. Parece um conceito complicado, mas, se pensarmos nele com um pouco de atenção, não é tanto assim. De qualquer forma, o realmente importante é que, até agora, todos os experimentos realizados pelos físicos validaram a simetria de Lorentz, em vez de derrubá-la.
No entanto, e aqui chega o mais interessante, algumas teorias, como modelos específicos da teoria das cordas, propõem que, a energias muito altas, a relatividade especial deixará de ser válida e as observações experimentais passarão a depender da orientação do experimento no espaço-tempo. Se isso acontecesse, a simetria de Lorentz se quebraria. No papel, deveria ser possível identificar essa ruptura no nível de energia com o qual os físicos trabalham no detector de partículas CMS do CERN (Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear).
Durante meses, os pesquisadores do experimento CMS analisaram meticulosamente as propriedades dos pares de quarks cima produzidos nas colisões do LHC (Grande Colisor de Hádrons). E o resultado é muito interessante: a taxa de produção de pares de quarks cima permanece constante, apesar de a direção dos feixes de prótons do LHC e a direção média dos quarks cima produzidos no experimento mudarem dependendo da hora do dia devido à rotação da Terra sobre seu eixo. Isso significa que não existe uma direção preferencial no contínuo espaço-tempo capaz de condicionar a produção de quarks cima. E, portanto, a simetria de Lorentz permanece intacta. E a Teoria Especial da Relatividade continua sendo válida.
Imagem | CERN
Este texto foi traduzido/adaptado do site Xataka Espanha.
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