Mais de três anos depois de descobrir uma partícula subatômica nunca antes vista, os físicos agora sabem como essas partículas - chamadas pentaquarks - são reunidas.
Novas pesquisas revelam três tipos completamente novos de pentaquarks e mostram que cada um deles é composto de dois componentes: um cluster de três quarks chamado barion e um par de quarks e antiquark chamados meson.
"Temos uma imagem muito mais nítida e dissemos: 'Oh meu Deus, existem coisas que realmente não imaginamos'", disse o líder do estudo Tomasz Skwarnicki, físico da Syracuse University, no estado de Nova York.
Estrutura subatômica
Quarks são partículas subatômicas que vêm em seis tipos (cima, baixo, estranho, charme, fundo e topo). Eles são os blocos de construção de prótons e nêutrons, que são feitos de três quarks cada. Essas partículas de três quarks também são conhecidas como bárions. Outro tipo de partícula importante é o meson; cada um deles é composto de um quark e um antiquark. Os antiquarques são primos estranhos dos quarks em antimatéria.
Na década de 1960, quando os físicos começaram a teorizar sobre todos esses quarks, eles perceberam que não havia razão para não ter partículas feitas de quatro ou cinco quarks, disse Skwarnicki à Live Science. Mas não havia evidências experimentais de partículas de cinco quarks, ou pentaquarks - isto é, até 2015, quando Skwarnicki e seus colegas descobriram os objetos entre as partículas criadas por colisões no Large Hadron Collider em Genebra.
Na época, disse Skwarnicki, os dados estavam um pouco nebulosos. Desde então, os pesquisadores aumentaram a quantidade de dados que eles têm sobre esses pentaquarks em um fator de nove. Isso levou a uma imagem muito mais nítida, disse Skwarnicki.
Bolas de quarks
A primeira coisa que os pesquisadores descobriram foi que existem três pentaquarks separados de três massas únicas entre as partículas do LHC. Um deles não foi detectado anteriormente. Os outros dois apareceram como um pico no espectro da massa de partículas no estudo de 2015, mas agora são aparentes como duas partículas separadas com massas separadas.
Mais importante ainda, os novos dados revelam as estruturas internas desses pentaquarks. Skwarnicki disse anteriormente que não estava claro como os cinco quarks estavam dispostos dentro do pentaquark. Todos eles interagiram um com o outro? Ou havia dois aglomerados - um barion de três quarks e um meson (a partícula feita de um quark e um antiquark) que interagiam entre si?
Os novos dados revelam que é o último caso. Com base em como os quarks decaem - eles são instáveis e existem apenas brevemente antes de alterar suas configurações - eles devem ser feitos de bárions e mésons em interação, disse Skwarnicki. Os pentaquarks são compostos de um quark de charme, um quark anti-charme, dois quarks de cima e um quark de baixo. Eles têm massas diferentes porque os quarks existem em diferentes estados quânticos.
"O significado das novas observações é que agora elas estão apontando em uma direção clara", disse ele. Cada pentaquark é feito de um barion com três quarks dentro e um meson com um quark e um antiquark.
"É como duas bolas de quarks separadas grudando uma na outra", disse Skwarnicki.
Skwarnicki apresentou os resultados em 26 de março na conferência de física Rencontres de Moriond em La Thuile, Itália. Os pesquisadores planejam tomar medidas adicionais para confirmar suas descobertas, disse Skwarnicki, e planejam procurar mais arranjos de pentaquark.
"Estou realmente confiante de que, no futuro, veremos mais dessas partículas do tipo pentaquark", disse ele.
