Como um fa­sico que trabalha no Grande Colisor de Ha¡drons (LHC) no Cern, uma das perguntas mais frequentes que me fazem é"Quando vocêvai encontrar alguma coisa?" Resistir a  tentação de responder sarcasticamente "Além do ba³son de Higgs, que ganhou o Praªmio Nobel, e uma enorme quantidade de novaspartículas compostas?" Percebo que a razãopela qual a questãoécolocada com tanta frequência se deve a  forma como retratamos o progresso da física departículas para o mundo mais amplo.

Costumamos falar sobre progresso em termos de descoberta de novaspartículas , e muitas vezes anã. Estudar uma parta­cula nova e muito pesada nos ajuda a visualizar os processos fa­sicos subjacentes osgeralmente sem rua­dos de fundo irritantes. Isso torna mais fa¡cil explicar o valor da descoberta para o paºblico e os pola­ticos.

Recentemente, no entanto, uma sanãrie de medições precisas departículas e processos já conhecidos e padronizados ameaa§aram abalar a física. E com o LHC se preparando para funcionar com maior energia e intensidade do que nunca, éhora de comea§ar a discutir amplamente as implicações.

Na verdade, a física departículas sempre procedeu de duas maneiras, das quais as novaspartículas são uma delas. A outra éfazer medições muito precisas que testam as previsaµes das teorias e procuram desvios do que se espera.

As primeiras evidaªncias da teoria da relatividade geral de Einstein , por exemplo, vieram da descoberta de pequenos desvios nas posições aparentes das estrelas e do movimento de Mercaºrio em sua a³rbita.

Aspartículas obedecem a uma teoria contra-intuitiva, mas extremamente bem-sucedida, chamada meca¢nica qua¢ntica. Essa teoria mostra quepartículas muito massivas para serem feitas diretamente em uma colisão de laboratório ainda podem influenciar o que outraspartículas fazem (atravanãs de algo chamado "flutuações qua¢nticas"). As medições de tais efeitos são muito complexas, no entanto, e muito mais difa­ceis de explicar ao paºblico.

Mas resultados recentes que sugerem uma nova física inexplica¡vel além do modelo padrãosão desse segundo tipo. Estudos detalhados do experimento LHCb descobriram que uma parta­cula conhecida como quark beauty (quarks compõem os pra³tons e naªutrons no núcleo ata´mico) "decai" (se desfaz) em um elanãtron com muito mais frequência do que em um muon - o elanãtron mais pesado, mas de outra forma idaªntico, irmão. De acordo com o modelo padra£o, isso não deveria acontecer osinsinuando que novaspartículas ou mesmo forças da natureza podem influenciar o processo.

Curiosamente, poranãm, medições de processos semelhantes envolvendo "quarks top" do experimento ATLAS no LHC mostram que esse decaimento acontece em taxas iguais para elanãtrons e muons.

Enquanto isso, o experimento Muon g-2 no Fermilab nos EUA fez recentemente estudos muito precisos de como os muons "oscilam" a  medida que seu "spin" (uma propriedade qua¢ntica) interage com os campos magnanãticos circundantes. Ele encontrou um desvio pequeno, mas significativo, de algumas previsaµes tea³ricas - novamente sugerindo que forças oupartículas desconhecidas podem estar em ação.

O último resultado surpreendente éuma medição da massa de uma parta­cula fundamental chamada ba³son W , que carrega a força nuclear fraca que governa o decaimento radioativo. Apa³s muitos anos de coleta e análise de dados, o experimento, também no Fermilab, sugere que ésignificativamente mais pesado do que a teoria prevaª osdesviando-se de uma quantidade que não aconteceria por acaso em mais de um milha£o de experimentos. Novamente, pode ser quepartículas ainda não descobertas estejam aumentando sua massa.

Curiosamente, no entanto, isso também discorda de algumas medidas de baixa precisão do LHC (apresentadas neste estudo e neste ).

Embora não estejamos absolutamente certos de que esses efeitos exigem uma nova explicação, parece estar crescendo a evidência de que alguma nova física énecessa¡ria.

a‰ claro que havera¡ quase tantos novos mecanismos propostos para explicar essas observações quanto háteóricos. Muitos va£o olhar para várias formas de " supersimetria ". Esta éa ideia de que existem duas vezes maispartículas fundamentais no modelo padrãodo que pensa¡vamos, com cada parta­cula tendo um "super parceiro". Estes podem envolver ba³sons de Higgs adicionais (associados ao campo que da¡ a spartículas fundamentais sua massa).

Outros ira£o além disso, invocando ideias menos recentes da moda, como " technicolor ", o que implicaria que existem forças adicionais da natureza (além da gravidade, eletromagnetismo e as forças nucleares fraca e forte), e pode significar que o ba³son de Higgs éde fato um objeto composto feito de outras partículas Apenas experimentos revelara£o a verdade do assunto oso que éuma boa nota­cia para os experimentalistas.

As equipes experimentais por trás das novas descobertas são todas respeitadas e trabalham nos problemas hámuito tempo. Dito isto, não édesrespeito a eles notar que essas medições são extremamente difa­ceis de fazer. Além disso, as previsaµes do modelo padrãogeralmente exigem ca¡lculos onde as aproximações precisam ser feitas. Isso significa que diferentes teóricos podem prever massas e taxas de decaimento ligeiramente diferentes, dependendo das suposições e donívelde aproximação feito. Então, pode ser que, quando fizermos ca¡lculos mais precisos, algumas das novas descobertas se encaixem no modelo padrão.

Da mesma forma, pode ser que os pesquisadores estejam usando interpretações sutilmente diferentes e, assim, encontrando resultados inconsistentes. A comparação de dois resultados experimentais requer uma verificação cuidadosa de que o mesmonívelde aproximação foi usado em ambos os casos.

Ambos são exemplos de fontes de "incerteza sistema¡tica" e, embora todos os envolvidos fazm o possí­vel para quantifica¡-las, pode haver complicações imprevistas que as subestimam ou superestimam.

Nada disso torna os resultados atuais menos interessantes ou importantes. O que os resultados ilustram éque existem vários caminhos para uma compreensão mais profunda da nova física, e todos eles precisam ser explorados.

Com o reini­cio do LHC, ainda háperspectivas de novaspartículas serem produzidas por processos mais raros ou encontradas escondidas em fundos que ainda não descobrimos.