O trabalho dos 35 cientistas internacionais (entre eles nove portugueses) coloca em causa uma das principais teorias da física quântica – a que define a interação da luz e da matéria. O estudo foi publicado esta sexta-feira na revista Science.

Nesta publicação, a equipa de investigação internacional confirma, por meio de espetroscopia de laser, o valor inesperadamente pequeno para o raio do protão (um dos constituintes básicos de toda a matéria) no hidrogénio muónico, trazendo para a comunidade científica mais um inigma para resolver à volta desta partícula.

Os resultados da investigação vêm confirmar que o tamanho desta partícula é muito mais pequeno do que se pensava antes de 2010 (altura da primeira pesquisa nesta área, publicada pela revista Nature) e podem até vir a conduzir à descoberta de uma nova partícula elementar do universo, diz o físico Joaquim Santos, Coordenador do Centro de Instrumentação da Universidade de Coimbra.

“É verdade que confirma o valor inesperadamente pequeno deste constituinte básico de toda a matéria”, mas também “é mais uma peça para o complexo puzzle do enigmático protão”, esclarece o investigador, admitindo que o resultado das experiências “põe em causa uma das principais e mais completas teorias da física, a Teoria Eletrodinâmica Quântica”.

Portugal responsável pelos detetores de raios-x

O projeto está a ser desenvolvido na Suíça, há cerca de 10 anos, no Paul Scherrer Institut (na foto acima) – uma espécie de “fábrica de muões” (partículas elementares semi-estáveis com carga elétrica negativa que, tal como todas as partículas fundamentais, têm a sua antipartícula: o antimuão ou muão positivo) única no mundo.

O projeto está a ser realizado por várias equipas, uma delas liderada pelo Prémio Nobel da Física em 2005, o alemão Theodor Hänsch. O físico português antecipa que ao “espanto” dos cientistas deverá seguir-se “o entusiasmo” da comunidade científica mundial na procura de respostas para este enigma do protão.

“Ao fim de uma década vemos o nosso trabalho ser reconhecido pela comunidade científica internacional, o que para nós e para as universidades é uma honra. Não diria que somos os melhores, mas sim excelentes no desenvolvimento e construção de detetores de raios-x”, a área pela qual os portugueses foram responsáveis durante a investigação, salienta.

Uma nova teoria ou uma nova partícula?

O resultado das medições, nas quais se substituiu o eletrão pelo muão para determinar o raio (ou seja, a distância do centro à periferia) do protão, coloca pelo menos duas hipóteses mais óbvias e outra menos ortodoxa.

Estas medições, capazes de desafiar a mais sólida das teorias fundamentais da física, exigiram o desenvolvimento de sistemas altamente sofisticados e únicos. O sistema de laser foi desenvolvido pelas equipas francesa e alemã. Os detetores de Raios X foram da responsabilidade da equipa portuguesa. E o sistema eletrónico de controlo e do feixe de muões foi concebido pela equipa suíça. Houve ainda contribuições por parte de elementos dos Estados Unidos e de Taiwan.

“Ou a teoria está incompleta (…) ou o tamanho do protão é de facto diferente quando há um eletrão ou um muão a girar à sua volta, como se encolhesse” o que poderá dar origem a uma nova teoria quântica, diz o coordenador da equipa portuguesa. Joaquim Santos defende, ainda, que há também a possibilidade de se estar perante “uma partícula que não se conhece”.

Clique AQUI para aceder ao estudo publicado na revista Science.

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