LHC detecta assimetria crucial entre mat�ria e antimat�ria

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Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/07/2025

Visão artística de um bárion beleza-lâmbda, formado por um quark para cima, um quark para baixo e um quark beleza.[Imagem: Daniel Dominguez/CERN]
Violação da paridade de carga
Cientistas do LHC (Grande Colisor de Hádrons) identificaram pela primeira vez uma diferença no comportamento da matéria e da antimatéria nas partículas subatômicas que compõem a maior parte do Universo observável.
O Big Bang deveria ter criado quantidades iguais de matéria e antimatéria, mas não vemos quase nenhuma antimatéria no Universo atual. Umas das chaves para explicar o porquê reside em encontrar uma diferença no comportamento da matéria e da antimatéria, conhecida como violação da paridade de carga.
A equipe do detector LHCb observou agora essa diferença pela primeira vez em uma classe de partículas subatômicas chamadas bárions, que inclui os nêutrons e prótons, que por sua vez constituem os núcleos atômicos. Ou seja, a violação da paridade de carga foi encontrada nas partículas que constituem a maior parte da matéria que podemos observar no Universo.
Essa assimetria no comportamento da matéria e da antimatéria é prevista pelo Modelo Padrão da física e havia sido observada experimentalmente há mais de 60 anos em partículas subatômicas chamadas mésons (bósons, píons e kaons são exemplos de mésons) - mas nunca antes havia sido observada em bárions. Ao contrário dos mésons, que são formados por dois quarks, os bárions são formados por três quarks.
"A razão pela qual levou mais tempo para observar a violação de CP em bárions do que em mésons se deve à magnitude do efeito e aos dados disponíveis," explicou Vincenzo Vagnoni, porta-voz do LHCb. "Precisávamos de uma máquina como o LHC, capaz de produzir um número suficientemente grande de bárions beleza e suas contrapartes de antimatéria, e precisávamos de um experimento nessa máquina capaz de identificar os produtos de seu decaimento. Foram necessários mais de 80.000 decaimentos de bárions para observarmos a assimetria matéria-antimatéria com essa classe de partículas pela primeira vez."

Ilustração da produção dos bárions em uma colisão e seu decaimento.[Imagem: 10.1038/s41586-025-09119-3]
Para onde foi toda a antimatéria?
A assimetria de paridade da carga revela uma diferença de comportamento entre a matéria bariônica e a antimatéria. Embora essa violação tenha sido prevista, ela não resolve a questão do desequilíbrio entre matéria-antimatéria no Universo.
Na verdade, a quantidade de violação prevista pelo Modelo Padrão é cerca de 10 ordens de magnitude menor (1 x 10-10) do que a necessária para explicar a assimetria matéria-antimatéria observada no Universo. Isso sugere a existência de novas fontes de violação de paridade da carga além daquelas previstas pelo Modelo Padrão. A busca por essas violações adicionais é uma parte importante do programa de física do LHC, mas a ausência de resultados até agora indica que ela continuará sendo o foco de futuros aceleradores que possam sucedê-lo.
De qualquer modo, descobrir os detalhes dessa violação experimentalmente oferecerá pistas importantes, abrindo oportunidades para novos estudos teóricos e experimentais sobre a natureza da violação da paridade de carga. Essas descobertas potencialmente abrem caminho para a busca por uma nova física, além do Modelo Padrão.
"Quanto maior o número de sistemas em que observarmos violações de CP e mais precisas forem as medições, mais oportunidades temos de testar o Modelo Padrão e procurar física além dele," concluiu Vagnoni.
Artigo: Observation of charge-parity symmetry breaking in baryon decays
Autores: LHCb CollaborationRevista: Nature PhysicsDOI: 10.1038/s41586-025-09119-3Outras notícias sobre:
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