A colaboração internacional LHCb, do CERN, anunciou em 3 de novembro de 2026 a obtenção de evidências para um dos decaimentos mais raros previstos pela física de partículas: a transformação do méson B0, também denominado Bd, em um múon e um antimúon. O fenômeno ocorre em cerca de uma a cada dez bilhões de partículas desse tipo. O resultado ainda não atingiu o patamar necessário para uma observação definitiva, mas abre uma nova frente para investigar possíveis efeitos de partículas que não podem ser produzidas diretamente pelo Grande Colisor de Hádrons (LHC).

O B0 é um méson composto por um quark e um antiquark associados às famílias down e beauty. Essas partículas são produzidas nas colisões realizadas pelo LHC e têm existência extremamente breve: permanecem estáveis por aproximadamente um trilionésimo e meio de segundo antes de decair. No processo estudado pelo LHCb, o produto final é formado por dois múons com cargas opostas, um deles sendo a antipartícula do outro.

Os múons pertencem à mesma família dos elétrons, mas possuem massa muito maior. A identificação do decaimento exige separar esses eventos de outros processos que geram sinais semelhantes no detector. Como a transformação é excepcionalmente infrequente, os pesquisadores precisam analisar grandes volumes de dados e aplicar métodos de seleção capazes de reduzir a influência de eventos de fundo.

Decaimento é previsto pelo Modelo Padrão

O fenômeno faz parte das possibilidades descritas pelo Modelo Padrão, estrutura teórica usada para explicar as partículas elementares conhecidas e suas interações eletromagnéticas, fortes e fracas. No entanto, o B0 não se transforma diretamente em um par de múons. O processo depende de contribuições quânticas indiretas e é limitado pelas regras da própria teoria, o que ajuda a explicar por que sua ocorrência é tão rara.

Essa característica também torna o decaimento uma ferramenta de investigação. Partículas ainda desconhecidas poderiam interferir no processo e modificar a frequência com que o B0 produz um múon e um antimúon. Mesmo que fossem pesadas demais para aparecer diretamente nas colisões do LHC, elas poderiam deixar efeitos indiretos no comportamento das partículas já conhecidas.

Em vez de procurar necessariamente a produção de uma nova partícula, os físicos comparam a taxa observada e outras propriedades do decaimento com os valores previstos pelo Modelo Padrão. Uma diferença significativa poderia indicar a influência de componentes ainda não identificados. Até agora, porém, o resultado do LHCb permanece compatível com as previsões da teoria.

Na apresentação do resultado, a Universidade de Cambridge empregou o termo “Zeptoverso”. A expressão é uma referência ao zeptômetro, unidade equivalente a um trilionésimo de um bilionésimo de metro. O conceito procura representar a investigação de dimensões extremamente pequenas, distantes da experiência cotidiana e difíceis de visualizar.

A analogia com um microscópio ajuda a ilustrar o objetivo, mas não descreve integralmente o método usado na física de partículas. Nesse campo, explorar distâncias menores está relacionado ao estudo de interações em energias mais altas. Para o decaimento do B0, a análise busca sinais quânticos que poderiam ser provocados por partículas muito pesadas. O alcance dessa procura varia conforme a massa, as propriedades e a forma de interação dessas partículas hipotéticas.

Análise reuniu registros de 2011 a 2025

O estudo combinou dados obtidos pelo detector modernizado do LHCb em 2024 e 2025 com registros coletados entre 2011 e 2018. A atualização do equipamento contribuiu para uma identificação mais precisa das partículas. Os pesquisadores também recorreram a técnicas de aprendizado de máquina para distinguir os possíveis decaimentos do B0 entre a grande quantidade de eventos produzidos nas colisões.

Para preservar a confiabilidade da análise, a colaboração adotou o procedimento conhecido como ocultação da região de sinal. A área dos dados em que o decaimento era esperado permaneceu inacessível à equipe até que os métodos e os critérios de seleção fossem concluídos. A medida reduz a possibilidade de que as escolhas analíticas sejam ajustadas, mesmo sem intenção, para favorecer o resultado procurado.

Depois da combinação das informações, o sinal alcançou 3,2 sigma. Essa medida indica a distância entre o resultado observado e a hipótese de que os eventos possam ser explicados apenas pelo ruído de fundo. O nível é considerado relevante como evidência, mas ainda está abaixo do limite de cinco sigma normalmente adotado para declarar uma observação estabelecida.

O artigo havia sido submetido à revista Physical Review X quando o resultado foi divulgado, mas ainda não havia passado pela revisão por pares. A necessidade de cautela também está relacionada ao histórico da investigação. Em 2015, uma análise conjunta do LHCb e do CMS encontrou indícios do mesmo decaimento. Nas atualizações seguintes, entretanto, a evidência não se confirmou. A nova análise representa a primeira vez que um único experimento alcança esse nível de evidência para o processo.

Medições do méson Bs0 também foram aprimoradas

Embora nenhum sinal de uma partícula desconhecida tenha sido identificado, a medição impõe novas restrições aos modelos que propõem componentes adicionais além do Modelo Padrão. Qualquer teoria desse tipo precisa ser compatível com a frequência registrada pelo LHCb. Caso preveja alterações expressivas no decaimento, terá de explicar por que essas mudanças não aparecem de forma mais acentuada nos dados.

A colaboração também aperfeiçoou o estudo de um processo semelhante envolvendo o méson Bs0. Nesse caso, são analisados tanto o número de transformações em dois múons quanto o tempo característico do decaimento. As informações são complementares: algumas hipóteses de nova física podem alterar a duração do processo mesmo quando sua frequência permanece próxima da previsão do Modelo Padrão.

A procura pelo decaimento começou em 1984 e chega agora a uma etapa importante. Ainda serão necessários mais dados e uma confirmação independente para que o resultado alcance o nível de uma observação definitiva. Por enquanto, as medições mantêm o Modelo Padrão compatível com os experimentos, ao mesmo tempo que ampliam a capacidade dos físicos de submetê-lo a testes em escalas cada vez menores.