Uma colaboração internacional liderada pela Universidade de Cambridge, no Reino Unido, encontrou evidências de um decaimento de partículas que ocorre aproximadamente uma vez a cada 10 bilhões de casos. O resultado foi obtido pelo LHCb, um dos experimentos do Grande Colisor de Hádrons (LHC), instalado no CERN, e divulgado em 3 de novembro. A medição está de acordo com o Modelo Padrão, mas oferece uma nova forma de procurar efeitos indiretos de partículas ainda desconhecidas em escalas extremamente pequenas.

O estudo está relacionado ao chamado zeptoverso, nome usado pelos físicos para descrever uma região de distâncias medidas em zeptômetros. O termo não se refere a um universo separado, mas a uma escala da natureza muito menor que o tamanho de um átomo. Um zeptômetro corresponde a um trilionésimo de um bilionésimo de metro, ou 0,000000000000000000001 metro.

Localizado nas proximidades de Genebra, o LHC utiliza colisões de partículas produzidas em níveis muito altos de energia. A partir desses eventos, os pesquisadores estudam os componentes fundamentais da matéria e observam como partículas conhecidas se comportam, interagem e se transformam.

Segundo informações da Universidade de Cambridge, o acelerador permite investigar diretamente distâncias de aproximadamente 100 zeptômetros. A meta dos cientistas é avançar para escalas ainda menores. Nessa faixa, partículas que ainda não foram identificadas poderiam não aparecer diretamente nos detectores, mas deixariam marcas indiretas ao alterar processos envolvendo partículas já conhecidas.

Decaimento raro envolve quark beauty

A análise se concentrou em partículas que contêm um quark do tipo beauty. Os quarks são componentes fundamentais da matéria, e os quarks beauty fazem parte da mesma família de quarks associados à formação da matéria presente nos átomos.

Essas partículas são produzidas durante as colisões do LHC e têm existência extremamente breve. Elas permanecem estáveis por cerca de um trilionésimo e meio de segundo antes de se transformarem em outras partículas. Na linguagem da física de partículas, essa transformação recebe o nome de decaimento.

O fenômeno analisado é conhecido como “Bd para mu mu” e resulta na produção de um múon e de um antimúon. De acordo com Cambridge, esta foi a primeira vez que um único experimento reuniu evidências desse processo específico.

A busca por esse decaimento é realizada desde 1984. “Os físicos procuram por este tipo raro de decaimento desde 1984, antes de eu nascer”, afirmou Harry Cliff, do Laboratório Cavendish de Cambridge e responsável pela liderança da equipe de análise, em comunicado divulgado pela universidade.

A baixa frequência do fenômeno é justamente um dos fatores que aumentam seu valor para a pesquisa. Caso uma partícula desconhecida interfira no processo, ela poderá modificar o número de vezes em que o decaimento ocorre. Ao comparar a frequência registrada no detector com aquela prevista pelas teorias existentes, os cientistas conseguem procurar sinais de uma física além do conhecimento atual.

Dados de 2011 a 2025 foram combinados

O trabalho incorporou dados coletados em diferentes períodos. Uma atualização do experimento LHCb realizada em 2024 ampliou as condições para identificar o decaimento. Na análise, foram considerados registros obtidos em 2024 e 2025, com o uso de técnicas de aprendizado de máquina para separar os sinais procurados de outros processos observados pelo detector.

Essas informações foram reunidas com dados coletados entre 2011 e 2018. Conforme a Universidade de Cambridge, o conjunto analisado alcançou o nível estatístico aceito pela comunidade científica como evidência do fenômeno.

Os resultados permanecem compatíveis com o Modelo Padrão, teoria que descreve as partículas fundamentais e as interações entre elas. Por isso, o anúncio não representa a descoberta de uma nova partícula. A importância do avanço está no aumento da precisão para testar possíveis efeitos de partículas desconhecidas e investigar o comportamento da matéria em escalas do zeptoverso.

Uma nova atualização do LHCb, prevista para meados da década de 2030, poderá elevar em 10 vezes a velocidade de coleta de dados. Com um volume maior de registros, os pesquisadores esperam medir o decaimento com mais precisão e aprofundar o estudo das propriedades fundamentais da matéria em distâncias ainda menores.