Físicos podem ter encontrado quinta força fundamental da natureza

27/05/2016 09:52
 
 
 
 
Física pode ser bastante ampla e complexa, mas um dos aspectos mais simples é que tudo no universo é controlado por apenas quatro forças fundamentais, essas forças são: gravidade, eletromagnetismo, força nuclear forte e força nuclear fraca. Porém agora físicos da Hungria acreditam que podem ter encontrado evidências de uma quinta força fundamental da natureza. E, se isso for confirmado, significaria que enfrentaríamos necessidade de repensar a nossa compreensão de como o universo funciona e sobre os pilares que constroem nossa existência. Antes de falarmos da descoberta dos físicos da Hungria convém relembrarmos alguns conceitos sobre as forças fundamentais.
 
 

As quatro forças fundamentais da natureza 

 
A força nuclear forte é considerada a mais forte quatro forças fundamentais da natureza, sendo as outras o eletromagnetismo, a interação fraca e a gravidade, na escala atômica, é cerca de 100 vezes mais forte do que o eletromagnetismo, que por sua vez é várias ordens de magnitude mais forte do que a força nuclear fraca e gravitação.
 
A gravidade mantém os planetas, estrelas e galáxia em seus lugares, ao passo que a força nuclear forte é responsável por manter as partículas que compõe os átomos unidas como os prótons e os nêutrons ou mesmo os quarks. A força nuclear fraca ou interação nuclear fraca é quase universal e é responsável pela chamada radioatividade beta, descoberta por Marie Curie (1867-1934). A interação fraca é responsável tanto pela desintegração radioativa e fusão nuclear de partículas subatômicas. A maioria dos férmions irá decair por uma interação fraca ao longo do tempo. Exemplos importantes incluem decaimento beta, e a produção de deutério e hélio a partir de hidrogênio que alimenta processo termonuclear do sol. Tal decadência também faz a datação por radiocarbono possível, como carbono-14 decai através da interação fraca para nitrogênio- 14. Ele também pode criar radioluminescência, comumente usado em iluminação de trítio. O eletromagnetismo é a teoria unificada desenvolvida por James Maxwell para explicar a relação entre a eletricidade e o magnetismo. Esta teoria baseia-se no conceito de campo eletromagnético. O campo magnético é resultado do movimento de cargas elétricas, ou seja, é resultado de corrente elétrica. O campo magnético pode resultar em uma força eletromagnética quando associada a ímãs. A variação do fluxo magnético resulta em um campo elétrico (fenômeno conhecido por indução eletromagnética, mecanismo utilizado em geradores elétricos, motores e transformadores de tensão).
 

A quinta força fundamental? 

 
Até os dias de hoje essas forças pareciam suficientes para explicar o nosso universo. Porém evidências de uma quinta força fundamental foram descobertas em 2015, quando pesquisadores da Academia Húngara de Ciências informaram que, um experimento de detectou anomalias no decaimento radioativo que poderiam ser a assinatura de uma quinta força fundamental da natureza desconhecida até o momento. O estudo liderado Attila Krasznahorkay chegou a ser publicado em janeiro de 2016 na revista Physical Review Letters. Mas o relatório – que postulou a existência de um novo bóson apenas 34 vezes mais pesado do que o elétron – foi praticamente ignorado. Até que em 25 de abril, um grupo de físicos teóricos norte-americanos trouxe a constatação de maior atenção ao publicar sua própria análise do resultado no arXiv, os teóricos mostraram que os dados não entravam em conflito com qualquer outra experiência anterior – e concluíram haver evidências de uma quinta força fundamental.
 
 

O bóson

 
Os pesquisadores bombardearam prótons em lítio-7, o que resultou em núcleos instáveis de berílio-8 que então decaíram liberando pares de elétrons e pósitrons. Pelo que descreve o modelo padrão (ou seja o que deveria ter acontecido), os físicos deveriam constatar que o número de pares observados diminuiria conforme o ângulo que separa a trajetória do elétron com a do pósitron aumentasse. Porém a equipe informou que por volta de 140º, o número dessas emissões aumentaram ao invés de diminuírem,  criando uma espécie de “colisão”, quando o número de pares são plotados em um gráfio contra o ângulo – antes de cair novamente em ângulos maiores.
 
 
Krasznahorkay afirma que essa colisão é uma forte evidência de que, uma pequena fração dos núcleos instáveis de berílio-8 expelem o seu excesso de energia sob como uma nova partícula, que então decai em um par elétron-pósitron. Ele e sua equipe calcularam a massa da partícula em aproximadamente 17 megaeletronvolts (MeV). A equipe afirma ainda que os teste foram refeitos diversas vezes nos últimos três anos, com o objetivo de eliminar qualquer possibilidade de erro, considerando  isso que isso seja verdade, então as chances de que essa anomalia tão extrema não seja nada de anormal, são de 1 em 200 bilhões, de acordo com o próprio Krasznahorkay. De acordo com Jonathan Feng, da Universidade da Califórnia a partícula de 17 MeV não é um fóton escuro. Depois de analisar a anomalia e à procura de propriedades consistentes com os resultados experimentais anteriores, eles concluíram que a partícula é algo completamente diferente. Tal partícula teria uma força de curtíssimo alcance que age em distâncias várias vezes menores que a largura do núcleo de um átomo. E onde um fóton escuro (como um fóton convencional) produziria um par de elétrons e prótons, já o novo bóson produziria um par de elétrons e nêutrons. Feng afirma ainda que seu grupo está atualmente investigando outras partículas que possam explicar essa anomalia, porém o bóson protofóbico é a possibilidade mais simples.
 

Ainda faltam testes e revisão

 
 O documento ainda não foi revista por pares, por isso não podemos ficar muito animados, mas ele foi publicado de modo que os outros físicos poderiam analisar os resultados e adicionar suas próprias conclusões, e é isso que está acontecendo agora. Como bons cientistas, a comunidade de físicos se matem cética sobre as reivindicações até agora, mas é inegável a atenção que os resultados atraem, e consistência dos resultados obtidos até agora. Como a revista Nature relata, pesquisadores de todo o mundo estão correndo para realizar testes e verificar a descoberta da Hungria, e podemos esperar resultados dentro de um ano