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Uma experiência inovadora na física, pela primeira vez, proporcionou uma medição precisa de uma força entre elétrons e prótons chamado de força nuclear fraca. O valor 0, 719 (dar ou tomar 0, 45) não significará muito para a maioria de nós, mas a maneira como eles fizeram isso faz o caminho para algumas possibilidades emocionantes para empurrar a física além do escopo do modelo padrão.
Em um esforço internacional entre os cientistas chamados de Jefferson Lab Q-colaboração fraca, os físicos tiraram proveito de um capricho estranho da física de partículas para obter uma medida sólida sobre uma das mais fracas das quatro forças da natureza fundamentais. As interações entre as partículas vêm em quatro categorias, que podem igualmente combinar junto em energias suficientemente elevadas.
A gravidade pode ser o que vem à mente em primeiro lugar, mantendo as nossas canecas de café de deriva para o teto. É também o mais fraco, exigindo praticamente planetas tamanho de pedaços de matéria antes de nós, pessoalmente, pagar muito aviso aos seus efeitos. A outra força com que estamos familiarizados é o eletromagnetismo, que vê as acusações opostas de prótons e elétrons atrair através da mediação de partículas de luz, chamadas fótons. Depois, há a força nuclear forte, atuando em pequenas distâncias para ligar partículas chamadas quarks em prótons e nêutrons através da passagem de uma partícula chamada "o".
Por fim, há uma pequena e estranha força nuclear fraca que transforma nêutrons em prótons (com um elétron e um antineutrino eletrônico para trocas de reposição). Apesar de não ser tão fraco como a gravidade, a fraca interação nuclear representa apenas uma fração da tração entre as cargas de prótons e elétrons.
"medir este efeito tem se mostrado difícil porque a força fraca é muito mais fraca do que a eletromagnética", diz a Universidade de Adelaide, Ross Young.
O truque era tirar proveito de uma estranha descoberta feita nos anos 50. A maioria das coisas na física seguem algum tipo de regra de equilíbrio ou simetria, onde a troca de certas características do universo faria diferença zero. Para a carga, isto significaria se nós de repente trocamos todos os positivos e negativos tudo olharia consideravelmente muito o mesmos.
Da mesma forma, se nós retrocedermos o tempo, não há nenhuma indicação que nós nunca vamos notar. O espaço é um pouco mais estranho. Se virarmos as posições de tudo em um espelho gigante Universal, a maioria das coisas não mudaria. A força nuclear fraca fornece uma exceção importante. Há um viés inerente à esquerda e à direita na quebra de partículas envolvidas com esta força, que nós notávamos se o universo fosse todo de pernas para o ar.
Esta violação do que chamamos de simetria de paridade constitui a base deste experimento na força fraca. Fiação elétrons em uma das duas direções e jogá-los em prótons faz com que ricochetear de forma precisa, dependendo da direção, ou ' helicity ', de sua rotação.
"a diferença entre as duas configurações helicity equivale a menos de 300 para cada bilhão de elétrons espalhados", diz Young. "medindo esta minúscula diferença muito precisamente, fomos capazes de determinar a carga fraca do próton."
Os resultados da experiência caem em consonância com o que seria esperado com base na imagem atual de todas as coisas física de partículas, o modelo padrão. Então a descoberta em si não é enorme.
"se a medida tivesse se desviado da previsão, seria uma assinatura forte para um novo tipo de força ainda desconhecida que está agindo entre as partículas fundamentais", diz Young.
Tão sólido como o modelo padrão é, ainda há muitas lacunas onde a natureza de fenômenos como a energia escura e uma teoria quântica amigável da gravidade ainda estão para ser revelado. Só precisamos da maneira certa de analisar estas propriedades mal visíveis do nosso universo. Ter uma maneira comprovada de sondar interações que normalmente seriam escondidos no zumbido de forças mais fortes oferece aos físicos uma ferramenta brilhante e valiosa, nova em sua caixa de truques analíticos.
Esta pesquisa foi publicada na natureza.
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