É o quarteto mais importante da ciência. Até onde qualquer um foi capaz de provar, o universo é governado por quatro "forças fundamentais" - gravidade , eletromagnetismo, a força forte e a força fraca. Talvez eles não estejam sozinhos. Em 2015, uma equipe húngara liderada pelo físico Attila Krasznahorkay supostamente descobriu novas evidências para uma quinta força fundamental - algo até então desconhecido para a ciência.
O grupo carregou outro artigo sobre o assunto no arXiv (um banco de dados de pesquisa) em 23 de outubro de 2019. Embora muitos cientistas sejam céticos sobre essas descobertas, a pesquisa nos dá a oportunidade de falar sobre as principais forças que todos consideramos naturais.
The Fab Four
As forças fundamentais são irredutíveis, o que significa que não podem ser decompostas em outras forças mais básicas. Esses são os fenômenos centrais por trás de todos os outros tipos conhecidos de interação física. Por exemplo, atrito, tensão e elasticidade são todos derivados do eletromagnetismo .
E o que é isso, você pergunta? O eletromagnetismo é uma força que afeta todas as partículas carregadas positiva e negativamente . Aqueles com cargas opostas se atraem, enquanto os que carregam cargas "semelhantes" se repelem. Esse princípio não apenas mantém os ímãs em sua geladeira, mas também é a razão pela qual os objetos sólidos são capazes de reter suas formas.
Comparada ao eletromagnetismo, a gravidade é bastante fraca. Surpreendentemente, é na verdade o mais fraco dos quatro fundamentos - incluindo a chamada "força fraca". (Veremos isso em breve.) Por enquanto, vamos nos voltar para a força forte apropriadamente nomeada . É isso que mantém os núcleos atômicos unidos, mesmo a despeito de seus prótons carregados, que estão constantemente tentando escapar.
Por último, mas não menos importante, existe a força fraca (também conhecida como "interação fraca"). Ao transformar as partículas, ele facilita a datação radiométrica, um processo que os cientistas usam para determinar a idade dos fósseis e artefatos. Ah, e você sabia que a força fraca alimenta o sol ? Isso é uma grande coisa.
Fazendo sentido de tudo
Os cientistas têm uma teoria que descreve muito bem três dessas forças. Conhecido como o modelo padrão da física, é composto de várias medidas e fórmulas matemáticas. Também divide as partículas elementares em categorias e subcategorias.
"O Modelo Padrão (SM) da física é a estrutura atual para descrever o mundo subatômico em todas as energias", disse o físico do MIT Richard Milner em um e-mail. "Foi desenvolvido após a Segunda Guerra Mundial e conto pelo menos 18 prêmios Nobel de Física desde 1950, que foram concedidos por contribuições para seu desenvolvimento."
Como todas as boas teorias, o Modelo Padrão previu com precisão vários avanços científicos, incluindo a descoberta da partícula do bóson de Higgs em 4 de julho de 2012.
No entanto, não responde a todas as perguntas. O modelo padrão não oferece nenhuma explicação para a gravidade e não aproximou os cientistas da compreensão da matéria escura , um ingrediente misterioso que constitui cerca de 27% do nosso universo.
A caça à partícula X17
É aqui que entram Krasznahorkay e companhia. Durante um experimento de 2015 no Instituto de Pesquisa Nuclear da Academia Húngara de Ciências , eles observaram excitados átomos de berílio-8 decair dentro de um acelerador de partículas . Normalmente, esse processo libera luz - que mais tarde é convertida em elétrons e pósitrons (um tipo de partícula subatômica com carga positiva).
Com certeza, foi o que aconteceu. Mas então as coisas ficaram interessantes. Normalmente, o berílio-8 decai de maneira previsível, mas um número estranhamente alto desses elétrons e pósitrons se repelem em um ângulo de 140 graus.
Para explicar o excedente, a equipe de Krasznahorkay argumentou que uma partícula nunca antes vista se formou à medida que os átomos se decompunham. Pelos seus cálculos, esse corpo teórico subatômico teria uma massa de cerca de 17 milhões de elétronvolts. Eles foram em frente e a chamaram de partícula "X17" .
Agora, o X17 está mais uma vez sendo notícia. Recentemente, os mesmos cientistas húngaros detectaram uma anomalia em amostras em decomposição de Hélio-4. De acordo com o artigo arXiv, um excedente imprevisto de pósitrons e elétrons foi liberado - possivelmente porque outra partícula X17 foi criada.
Se essa partícula misteriosa existir, pode ser algo muito especial. Talvez - apenas talvez - seja um bóson portador recém-descoberto.
Caso Não Fechado
Os bósons são partículas giratórias que provavelmente carecem de estrutura interna . Eles são conhecidos por transportar forças, tornando-os parte integrante do Modelo Padrão.
Sob o modelo padrão, Milner explica, "as forças ocorrem pela troca de bósons 'portadores'" entre outras partículas subatômicas. Diz-se que cada uma das quatro forças fundamentais tem seu próprio bóson correspondente . Aquele que transporta a gravidade ainda não foi encontrado, mas os bósons portadores associados à força forte, força fraca e eletromagnetismo estão bem documentados.
Presumivelmente, o X17 seria o bóson transportador para uma quinta força fundamental que nunca soubemos que existia. E talvez essa força esteja de alguma forma relacionada à matéria escura.
Mas estamos nos adiantando. Você vê, não há nenhuma prova concreta de que o X17 existe em primeiro lugar. A Organização Européia para Pesquisa Nuclear - mais conhecida como CERN - ainda não encontrou nenhum vestígio da partícula. E o novo artigo arXiv ainda está aguardando a revisão por pares de outros cientistas.
“Grupos independentes devem realizar experimentos para estabelecer a existência do X17. O experimento húngaro deve ser repetido”, escreve Milner. Ele e seus colegas desenvolveram uma proposta para tentar gerar partículas X17 em um "experimento de espalhamento" nas instalações do Acelerador Nacional Thomas Jefferson em Newport News, Virgínia.
No momento, o Modelo Padrão não leva em consideração nenhuma nova força fundamental. Portanto, se o X17 e a "quinta força" que ele supostamente carrega forem reais, teremos que modificar o bom e velho SM. De qualquer forma, está claro que o mundo subatômico ainda está repleto de segredos.
Agora isso é engraçado
No Dia da Mentira de 2018, o CERN anunciou a descoberta de uma partícula (fictícia) "Humpty Dumpty" . Em um falso comunicado à imprensa, uma fonte afirmou: "Demoramos algum tempo para decifrar os dados, mas com o brilho do dia nós os quebramos. Esse resultado não foi muito fácil de alcançar ... Em um ponto, estávamos pisando em ovos para evitar outras colaborações de caça furtiva de dados. "
