O Modelo Padrão de Física de Partículas oferece uma melhor compreensão das forças que descrevem a interação entre partículas subatômicas. A força nuclear forte, a força nuclear fraca, a força eletromagnética e a gravidade são as quatro forças fundamentais que definem o nosso universo e são descritas pelo Modelo Padrão. Forças fortes geralmente têm impactos

O Modelo Padrão de Física de Partículas oferece uma melhor compreensão das forças que descrevem a interação entre partículas subatômicas. A força nuclear forte, a força nuclear fraca, a força eletromagnética e a gravidade são as quatro forças fundamentais que definem o nosso universo e são descritas pelo Modelo Padrão.

Forças fortes geralmente têm impactos muito maiores do que forças nucleares fracas, tornando difícil estudá-las.

Em um novo estudo, os pesquisadores pretendem melhorar nossa compreensão da força nuclear fraca analisando decaimentos beta de núcleos “espelho”, como lítio-8 e boro-8. Nos núcleos espelho, o número de prótons e nêutrons é o mesmo, mas sua disposição é diferente. Por exemplo, o lítio-8 tem três prótons e cinco nêutrons, mas o boro-8 tem cinco prótons e três nêutrons.

Medições mais precisas dos parâmetros de decaimento beta foram feitas para identificar um potencial componente de força nuclear fraca que o Modelo Padrão é atualmente incapaz de explicar. A força nuclear fraca conduz o processo de decaimento beta nuclear, que ocorre quando um próton ou nêutron em um núcleo libera uma partícula beta (um elétron ou um pósitron) e um neutrino.

Núcleos espelho lítio-8 e boro-8
Esquerda: Os núcleos “espelho” lítio-8 e boro-8 sofrem decaimento beta, depois se dividem em duas partículas alfa. Direita: Os íons radioativos do acelerador ATLAS do Laboratório Nacional Argonne são suspensos no vácuo usando um dispositivo de captura de íons. Imagens cortesia A. Gallant (esquerda) e Lawrence Livermore National Laboratory (direita)

Os pesquisadores procuram desvios das previsões do Modelo Padrão nos decaimentos beta de núcleos espelho, como boro-8 e lítio-8. No entanto, até agora, os resultados permaneceram constantes com as previsões do Modelo Padrão. Para este trabalho, os pesquisadores combinaram técnicas experimentais avançadas com referenciais teóricos. Seu trabalho poderia servir como base para futuros avanços em nossa compreensão da fraca força nuclear.

Um grupo de pesquisadores nucleares da Louisiana State University, Argonne National Laboratory e Lawrence Livermore National Laboratory mediu as características de decaimento beta de núcleos espelho, ou seja, lítio-8 e boro-8, com extrema precisão. Prótons e nêutrons compõem o mesmo número em núcleos espelho, mas sua configuração difere em cada núcleo.

Os pesquisadores podem aprender mais sobre a força nuclear fraca investigando núcleos espelho, como boro-8 e lítio-8. Essa força é a causa do decaimento beta, e os núcleos espelho fornecem uma chance única de explorá-la de forma mais sensível. Os pesquisadores anteciparam que efeitos novos específicos resultariam em contribuições opostas dentro dos dois núcleos. Ao contrastar os resultados do lítio-8 e do boro-8, os pesquisadores podem distinguir esses componentes e entender melhor o decaimento.

Os pesquisadores determinaram os núcleos de lítio-8 e boro-8 usando uma ferramenta conhecida como Armadilha de Paul de decaimento beta. Este aparelho pode conter íons no vácuo. Ao examinar cuidadosamente as energias e orientações das duas partículas alfa e da partícula beta liberada, os pesquisadores reconstruíram as propriedades de decaimento completas, incluindo a contribuição do neutrino, que não pode ser observada diretamente.

Por meio desse estudo, os pesquisadores queriam procurar discrepâncias entre a distribuição dos ângulos de emissão para as partículas neutrinas e beta, como previsto pelo Modelo Padrão (SM). Menos de 1% de variações podem revelar novas facetas da força nuclear fraca. Essa alta precisão só poderia ser alcançada com o conhecimento completo do sistema e do aparelho de detecção. Os cientistas também criaram uma nova estrutura teórica conhecida como “Teoria do Modelo de Shell No-Core Adaptado por Simetria” para lidar com uma variedade de impactos minúsculos provocados pelo intrincado ambiente do núcleo.

As descobertas do estudo produziram as medições mais precisas e validaram com mais confiança as previsões do Modelo Padrão.

Referência da revista:

  1. Correlações angulares no β decaimento do 8B: Primeiros limites de corrente tensor-de um par espelho-núcleo. Física Rev. Lett. DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.192502
Atualizado em by Rebecka Mcnaught
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O Modelo Padrão de Física de Partículas oferece uma melhor compreensão das forças que descrevem a interação entre partículas subatômicas. A força nuclear forte, a força nuclear fraca, a força eletromagnética e a gravidade são as quatro forças fundamentais que definem o nosso universo e são descritas pelo Modelo Padrão. Forças fortes geralmente têm impactos
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