Cientistas do CERN relatam observações do Pentaquark – Cinco Quarks para o menino Mark?

A experiência LHC-b (b de beauty quark. o quark bottom, que tem a alcunha de quark-beleza) relatou ter observado OU uma partícula composta por 5 quarks

Isto, o Pentquark 1 :

Impressão artística de como esta nova partícula pode ser composta por 5 quarks. Esta é uma das hipóteses da formação do pentaquark.
Créditos: Colaboração LHCb

Ou composta por um tripleto (um trio) que terá uma ligação misteriosa com uma dupla (um dupleto) somando enigmáticamente uma forma alternativa dum quinteto.

Isto, o pentaquark 2:

Impressão artística dum barião (composto por 3 quarks) que se liga através dum mecanismo desconhecido a um mesão ( composto por um quark e por um anti-quark) compondo a segunda alternativa do novo pentaquark.
Créditos : LHC-b

Estranho? Sim, inclusive pode-se especular que o campo-força da estranheza poderá estar indirectamente envolvido (muito pouco provável) ou o teorético campo-força da rapidity (da rapidez, ligeiramente mais provável) ou ainda um campo-força totalmente novo (muito mais provável).

Em todo o caso convém explicar uma ou duas coisas simples dado ter havido tanto sensacionalismo a anunciar uma descoberta.

Os cientistas relataram observações, para mais com significado estatístico de desvio-padrão 9σ, ou seja com sigma 9. O que indica uma descoberta, aliás bastaria ser um 5σ para assim ser considerada.

Mas, como muito bem diz o povo, gato escaldado de água fria tem medo, e o facto de haver um 9σ diz-nos que as observações não se tratam, muito para lá de qualquer probabilidade razoável, duma aberração típica de universos estatísticos com uma quantidade de dados assombrosa, tipo se escritos com este tamanho de letra que estão a ler, não caberem no Universo.

São observações que indicam que algo se passou, isso é certo, e que estas 2 explicações são as únicas plausíveis para se terem observado os decaimentos das colisões de protões: ou a forma de pentaquark 1 ou a 2.

Simplesmente, pelo facto de haver algumas fragilidades e bastante interesse por tudo levar a crer estarmos perante uma nova fronteira da física, os mesmos cientistas do LHC-b reportam necessitar de mais observações porque:

– a base teórica prevê a existência de pentaquarks mas é ainda extremamente frágil.

– desde a década de 1970 que se relatam observações todas posteriormente refutadas.

– o pentaquark 2 estará ligado, mas por um campo-força desconhecido, ou por uma faceta desconhecida dum campo-força mal conhecido.

– o pentaquark 2 será como uma molécula, mas “será como” é uma coisa e ser mesmo uma partícula composta é outra.

– o pentaquark 1 é um candidato pacífico com a definição de pentaquark mas o pentaquark 2 “será estar” a esticar a definição em vez de simplesmente se assumir que um mesão interage de forma desconhecida com um barião.

– não há factores de ponderação para se aferir as probabilidades de se ter observado o penta 1 ou o penta 2. Teremos que admitir que serão de 50% para cada. Qual será não se sabe, entenda-se.

– no entanto, o LHCb observou estes decaimentos por ângulos diversos, o que infere enorme credibilidade ao quadro geral de ser um dos 2 cenários. Neste ponto há grande consenso entre a comunidade científica.

O que torna tudo ainda mais interessante, estamos perante 1 ou vários mecanismos desconhecidos, perante uma nova fronteira de física ou perante facetas desconhecidas de mecanismos mal ou um pouco melhor conhecidos, ou seja também e sempre perante uma nova física!

Para todos os efeitos, seja na configuração Pentaquark 1 ou Pentaquark 2, ou nas duas, trata-se da observação de ressonâncias duma nova fase da matéria (a designação mais correcta do “estado” da matéria, que aprendemos em termos arcaicos serem o sólido, o líquido e o gasoso, e por vezes, raras, também se mencionava o plasma).

Isso sim é que é a notícia, e foi o que os cientistas formalmente disseram, no comunicado da colaboração LHC-b. E que para se confirmar ser a descoberta dum novo pentaquark precisam de mais observações.

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notas:
Os dados foram obtidos na Run-1 do LHC.

paper científico aqui
e aqui
Notícia pelo IOP aqui:

Agradecimentos: ao colaborador do AstroPT, o físico Marinho Lopes, com os melhores votos para a sua investigação post-doc, pelo seu contributo, ideias e troca de impressões para a receita doseada em prudente entusiasmo deste post.