Uma forma desconhecida de matéria detectada no LHC? ⚛️
O experimento CMS no Grande Colisor de Hádrons (LHC) revelou anomalias nos dados de produção de pares de quarks top. Estas partículas, entre as mais massivas e efêmeras, poderiam formar um estado ligado com suas antipartículas, criando assim o toponium. Esta observação, embora preliminar, abre novas perspectivas sobre as leis fundamentais da física.
Os quarks top, devido ao seu tempo de vida extremamente curto, eram considerados incapazes de formar estados ligados. No entanto, os últimos dados sugerem que eles poderiam se unir brevemente com suas antipartículas. Esta hipótese, se confirmada, representaria um avanço maior na física de partículas.
A análise das colisões próton-próton mostrou um excesso de pares de quarks top na energia limiar de produção. Este excesso poderia ser explicado pela formação de toponium, um estado previsto pela cromodinâmica quântica mas nunca observado. Os pesquisadores permanecem cautelosos, outras explicações sendo ainda possíveis.
A descoberta do toponium completaria a família dos quarkonia, após o charmonium e o bottomonium. Seu tamanho seria ainda menor, tornando-o o hádron mais compacto já observado. Esta característica única oferece uma janela para as propriedades da força forte em escalas inéditas.
A detecção do toponium era considerada quase impossível devido ao tempo de vida extremamente curto dos quarks top. Sua desintegração antes de poder formar um estado ligado parecia tornar a observação fora de alcance. Esta descoberta potencial testemunha os progressos tecnológicos e analíticos realizados no LHC.
As equipes de CMS e ATLAS colaboram agora para aprofundar estes resultados. A confirmação da existência do toponium necessitará de análises adicionais e dados mais precisos. Esta colaboração ilustra a importância dos esforços conjuntos na pesquisa em física de altas energias.
O que é o toponium?
O toponium é um estado hipotético formado por um quark top e sua antipartícula, o quark antitop. Ao contrário de outros quarkonia, como o charmonium ou o bottomonium, o toponium seria extremamente efêmero devido ao tempo de vida muito curto do quark top.
A formação do toponium é prevista pela cromodinâmica quântica, a teoria que descreve a interação forte que liga os quarks entre si. No entanto, sua detecção direta era considerada um grande desafio na física de partículas.
Se o toponium existe, ele seria o menor hádron conhecido, com um tamanho inferior ao do bottomonium. Esta característica o tornaria um objeto de estudo único para compreender os limites da força forte.
A confirmação de sua existência poderia também oferecer pistas sobre fenômenos além do Modelo Padrão, como a natureza da matéria escura ou a unificação das forças fundamentais.