A “quinta força fundamental da Natureza” poderá estar escondida no coração dos átomos, trocando sussurros entre eletrões e neutrões.
Os cientistas andam há anos, por todo o lado, à procura de uma quinta força fundamental da Natureza; em 2016 uma equipa de físicos húngaros anunciou mesmo a sua descoberta.
Num novo estudo, publicado na semana passada na Physical Review Letters., uma equipa de investigadores diz agora ter encontrado essa quinta força da natureza — no interior dos átomos.
Cada ação na física é regida por algum tipo de impulso ou atração. Tanto quanto sabemos, estes enquadram-se numa de apenas quatro categorias: eletromagnetismo, gravidade e dois tipos de força nuclear.
No entanto, poderá haver forças escondidas nas pequenas tempestades da dinâmica das partículas, que têm sido simplesmente demasiado subtis para serem facilmente detetadas, explica o Science Alert.
A equipa internacional de investigadores — físicos da Alemanha, Suíça e Austrália — estabeleceram novas restrições sobre onde uma “quinta” força poderá estar escondida no coração dos átomos, trocando sussurros entre eletrões e neutrões.
Por mais útil que seja o nosso Modelo Padrão da Física para explicar fenómenos cósmicos e quânticos, existem lacunas evidentes que deixam os físicos a coçar a cabeça.
A matéria escura continua elusiva, por exemplo. Ninguém sabe por que razão um dado tipo de matéria se tornou dominante após o Big Bang. E a gravidade é o membro mais questionável da família das forças, carecendo de uma teoria quântica para explicar o seu comportamento.
A introdução de novos campos e partículas poderia contribuir significativamente para expandir o modelo e, talvez, ajudar a explicar estes fenómenos misteriosos.
Uma partícula de Yukawa, proposta por Hideki Yukawa em 1935, é o mediador hipotético de uma possível força dentro dos núcleos dos átomos. Se existir, teria uma influência subtil na forma como as partículas que compõem o núcleo de um átomo interagem entre si, e possivelmente como interagem com os eletrões.
Ao contrário das tentativas recentes de descobrir os efeitos previstos da força numa escala cósmica, os autores do novo estudo concentraram a sua atenção num espaço muito menor, nas orbitais em torno dos núcleos de quatro tipos diferentes de cálcio.
Os eletrões são tipicamente confinados às suas vizinhanças pela sua atração às partículas com carga positiva no centro. No entanto, explica o Science Alert, se lhes dermos um impulso, visitarão brevemente uma órbita mais alta, no que é conhecido como uma transição atómica.
O momento preciso deste salto depende em grande parte da forma como o núcleo é construído, o que significa que um elemento pode ter diferentes transições atómicas, cada uma dependendo do número de neutrões que possui.
O mapeamento destas variações resulta no chamado gráfico de King, que deveria ser previsto de forma relativamente direta pelo Modelo Padrão. Encontrar exemplos em que o gráfico não corresponde ao modelo poderia, em teoria, indicar uma força adicional fraca a operar entre neutrões e eletrões.
Usando cinco isótopos de cálcio em dois estados diferentes de carga, os investigadores mediram as transições atómicas a um grau que deixou alguma margem para uma pequena força não descrita, governada por uma partícula mediadora com uma massa entre 10 e 10 milhões de eletrões-volt.
Qualquer que seja essa ambiguidade nos seus cálculos, os investigadores demonstraram que se devia em grande parte a um único fator — o que poderia ser uma pista para a existência de uma quinta força.
Seriam necessárias mais experiências e cálculos melhorados para confirmar se qualquer dinâmica dentro dos seus desvios resultantes era resultado da física conhecida ou da interação hipotética de Yukawa. Mas os investigadores têm agora, pelo menos, uma melhor ideia do que procurar.
Olá,
Parece que algo está errado aqui: “com uma massa entre 10 e 10 milhões de eletrões-volt.”