Físicos solucionam mistério de 20 anos com supercomputadores e antimatéria

Antimatéria – Uma colaboração global de físicos encerrou um capítulo de duas décadas na física de partículas, resolvendo a intrigante “anomalia do múon”. O mistério girava em torno de um comportamento magnético sutil, mas persistente, dessa partícula elementar, vista como possível janela para novas leis da física e até para a matéria escura.

Os múons, partículas semelhantes aos elétrons, mas muito mais pesadas, permeiam nosso mundo – cerca de 50 atravessam o corpo humano a cada segundo. Sua capacidade de penetrar materiais densos os torna úteis para explorar pirâmides, vulcões e até reatores nucleares danificados.

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O enigma surgiu em 2006, quando medições ultraprecisas no Laboratório Nacional de Brookhaven (EUA) revelaram uma pequena, mas significativa discrepância entre a força magnética real do múon e as previsões teóricas. Essa diferença alimentou esperanças de ter sido detectada uma “nova física” – partículas ou forças ainda desconhecidas.

Para buscar uma resposta definitiva, iniciou-se um esforço monumental. Um gigantesco eletroímã de Brookhaven foi transportado por barcaça até o Fermilab, em Chicago, para um experimento reformulado. Recentemente, a equipe anunciou um resultado final quatro vezes mais preciso, confirmando a anomalia.

Paralelamente, a “Muon g-2 Theory Initiative”, com mais de 100 teóricos, enfrentou o desafio de refinar os cálculos preditivos. O maior obstáculo era a contribuição da força nuclear forte. Duas abordagens entraram em cena:

Antimatéria: Medições de colisões entre elétrons e pósitrons (suas antipartículas) forneceram dados que, inicialmente, reforçaram a discrepância com o experimento do múon, sugerindo fortemente nova física.

Supercomputadores: Simulações complexas realizadas por grupos independentes (incluindo a colaboração Budapest-Marseille-Wuppertal) calcularam diretamente essa contribuição difícil. Os resultados, obtidos “às cegas” para evitar viés, foram revelados em reuniões tensas.

As simulações em supercomputador mostraram uma concordância notável com os novos dados experimentais precisos do Fermilab sobre o magnetismo do múon. Ao adotar esses resultados computacionais em sua previsão oficial, a Iniciativa Teórica eliminou a discrepância que durava 20 anos. O indício de “nova física” no magnetismo do múon desapareceu.

Um novo mistério

A solução levantou outra questão: por que os dados das colisões elétron-pósitron discordavam? Uma hipótese intrigante envolve uma partícula hipotética, o “fóton escuro”. Esta partícula não apenas explicaria essa discordância remanescente, mas poderia também ser uma peça-chave para entender como a matéria escura – que compõe a maior parte do universo, mas permanece invisível – interage com a matéria comum.

A resolução do enigma do múon é um triunfo da persistência científica e do poder combinado de experimentos de ponta, cálculos teóricos avançados e supercomputação. Enquanto fecha uma porta, abre outra, direcionando a busca pela nova física para o intrigante território dos fótons escuros e suas possíveis conexões com o universo invisível.

(Com informações de g1)
(Foto: Reprodução/Freepik/Imagem gerada por IA)