Os físicos de partículas andam nestes dias em perfeita polvorosa e apaixonante debate sobre os resultados experimentais obtidos no Laboratório Fermilab dos EUA, que publicou os seus achados sobre o movimento, corretamente designado por momento magnético duma partícula fundamental, o Muão.

Ora este amigo Muão é um primo direito do mais familiar Electrão que esse sim conhecemos por transportar a electricidade nos fios eléctricos.

O Muão é muito mais pesado do que o seu primo, é de facto 207 vezes mais pesado do que o electrão e é gerado naturalmente tanto em interações de altas energias, como em raios cósmicos que atingem a nossa atmosfera, bem como ainda artificialmente em aceleradores de partículas como o deste laboratório norte-americano Fermilab.

E reveste-se de enorme interesse para a ciência dado que o Muão, tal como o seu primo mais leve, nunca anda por aí sozinho, mas sim acompanhado por outras partículas sub-atómicas.

 

A Festa cósmica do Muão.

Ora se o electrão, nosso conhecido, tem por bom costume emitir e absorver fotões (a partícula que transporta a luz e o magnetismo) o seu primo pesado Muão progride com uma verdadeira corte pelo menos 207 vezes ao quadrado vezes mais completa. Ou seja, com quase 43 mil mais interações com outras partículas, numa verdadeira festa cósmica.

Para detectar e medir a existência destas partículas acompanhantes, os físicos obrigam os muões a girar dentro duns magnetes poderosos e deixam-nos ir perdendo aos poucos o seu Momento, e ir cada vez mais devagar, soltando em decaimento as pegadas reveladoras das partículas acompanhantes.

A coisa fica um tudo nada mais complicada porque se mede o balanço, ou momento giro-magnético do Muão. Vamos chamar a este amigo o “g.”

Ora o g tem um valor muito perto de 2 e assim o momento magnético do Muão ficou com a alcunha, que pegou em nome oficial, de g-2.

O valor teórico do g-2 no modelo-padrão com 17 partículas fundamentais conhecidas é de 2,0023318319. E o valor experimental obtido começou por ser, em 2001, de 2,0023318404 .

Ora os 3 últimos algarismos à direita da vírgula são bem diferentes, e é precisamente ao longo destas casas decimais que as partículas acompanhantes do Muão revelam a sua presença, ao fazerem inclinar o Muão sobre o seu eixo.

Ora tamanha e tal explícita divergência pode revelar 3 coisas;

Primeira coisa: o modelo-padrão da Física de partículas está errado, o que seria a primeira vez.

Segunda coisa: os cálculos das observações experimentais estão errados.

Terceira coisa. Os cálculos estão todos bem, mas incompletos, revelando a presença de partículas até hoje propostas em hipóteses, mas nunca observadas.

Desde logo uma série de candidatos se alinha, desde versões mais pesadas dos bosões transportadores da força que faz brilhar o Sol, os W- e W+ e o Z, nas versões W’ e Z’, ou prime (primos), até uma versão dum bosão de Higgs pequeno, e ainda outras.

Ou, ainda mais excitante, será que nesta diferença se revela a partícula, ou partículas, da misteriosa Matéria-escura, cerca de 23% do nosso Universo, que detectamos indirectamente mas ainda não sabemos como e de que é composta?

Para colocar água na fervura um outro cálculo teórico veio afirmar que afinal não há diferença nenhuma entre a previsão teórica e a observação experimental.

 

Então em que é que ficamos?

O resultado do Fermilab é em todo o caso um 4,2 sigma. Uma descoberta exige mais, exige um 5 sigma, que é um cálculo que afere a probabilidade de não se tratar de uma anomalia das estatísticas dos números gigantescos típicos das Física de Partículas.

Ficamos que ambos os cálculos precisam de ser revistos, o g-2 do Muão foi calculado com 2 abordagens diferentes, mas, nestas ordens de magnitude, tem de se aceitar que tanto os parâmetros experimentais como os teóricos estejam sujeitos a erros, devidos sobretudo à complexidade das acções das partículas dos núcleos atómicos.

A Física Sabine Hossenfelder, escrevendo no Scientific American, e em pleno debate com a directora do CERN, Fabiola Gianotti, refere cálculos com 15 mil diagramas.

Sabine está céptica, Fabiola está do lado dos entusiastas de nova física no sentido de novos campos-força com os respectivos quanta, ou partículas acompanhantes do enigmático Muão.

É gratificante, entretanto verificar, num ano em que tanto se mencionou a participação das Mulheres na Ciência, que sejam 2 Mulheres a liderar este incrível debate, e ainda outra, Aida El-Khadra, Física de partículas da Universidade do Illinois, a liderar o grupo (chamado BMW) que fez os cálculos experimentais no acelerador do Fermilab.

O Muão, o primo mais pesado do electrão, uma partícula reveladora dos mistérios da Natureza, saltou com todo o mérito do acelerador do fermilab para o debate científico.

 

Manel Rosa Martins (Físico)

 

Artigo revisto pelo Doutor João Seixas, Professor do Instituto Superior Técnico e investigador do CERN.

 

Manel Rosa Martins é Físico de Partículas, membro do Instituto de Física do Reino Unido (IOP), sócio honorário da Gravitón Scientific Society.