Uma propriedade elétrica procurada há décadas no múon continua invisível, mas os físicos acabam de reduzir ainda mais a margem onde ela poderia se esconder.
O múon é uma partícula semelhante ao elétron, mas cerca de 207 vezes mais massiva e muito instável. Os pesquisadores estudam, entre outros aspectos, como sua carga elétrica poderia estar distribuída. Se essa distribuição fosse ligeiramente assimétrica, o múon teria o que os físicos chamam de momento de dipolo elétrico permanente.
O ímã anular de armazenamento g -2 do Fermilab possui uma geometria que permite estabelecer um campo magnético muito uniforme no interior do anel.
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Na prática, essa propriedade faria a orientação do múon reagir a um campo elétrico de uma maneira muito precisa. No âmbito do modelo padrão da física de partículas, o efeito esperado é extremamente fraco. Um valor mensurável na escala dos experimentos atuais indicaria, portanto, a existência de um fenômeno ainda ausente nessa teoria.
A colaboração Muon g-2 procurou esse efeito com dados registrados no Fermilab em 2019 e 2020. Múons positivos circulavam em um anel submetido a um campo magnético. Quando se desintegram, produzem, entre outras partículas, pósitrons. Sua trajetória permite obter informações sobre a orientação do múon imediatamente antes de seu desaparecimento.
Os detectores mediram, portanto, o ângulo vertical médio desses pósitrons. Um momento de dipolo elétrico permanente teria acrescentado uma pequena oscilação característica a esse movimento. A análise não evidencia tal sinal. O valor medido continua compatível com zero, considerando as incertezas estatísticas e experimentais.
Os pesquisadores agora estabelecem um limite direto de 1,10 × 10-19 e·cm, com um nível de confiança de 95 %.
O melhor limite direto anterior, publicado em 2009 a partir do experimento de Brookhaven, era de 1,80 × 10-19 e·cm. A nova análise, portanto, reduz o intervalo ainda permitido. Ela não prova, contudo, que o momento de dipolo do múon seja exatamente zero: indica apenas que ele deve ser inferior à sensibilidade alcançada neste estudo.
O estudo abrange apenas uma parte dos dados do Muon g-2, aqueles coletados entre 2019 e 2020. Análises futuras poderão explorar outros períodos de operação e métodos aprimorados. A publicação está, por enquanto, disponível na forma de pré-publicação no arXiv.