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# Física # Experiência nuclear # Física de Altas Energias - Experiência

A Busca pelo X17: Uma Caça ao Partícula

Cientistas se aventuram numa jornada pra encontrar a esquiva partícula X17.

The MEG II collaboration, K. Afanaciev, A. M. Baldini, S. Ban, H. Benmansour, G. Boca, P. W. Cattaneo, G. Cavoto, F. Cei, M. Chiappini, A. Corvaglia, G. Dal Maso, A. De Bari, M. De Gerone, L. Ferrari Barusso, M. Francesconi, L. Galli, G. Gallucci, F. Gatti, L. Gerritzen, F. Grancagnolo, E. G. Grandoni, M. Grassi, D. N. Grigoriev, M. Hildebrandt, F. Ignatov, F. Ikeda, T. Iwamoto, S. Karpov, P. -R. Kettle, N. Khomutov, A. Kolesnikov, N. Kravchuk, V. Krylov, N. Kuchinskiy, F. Leonetti, W. Li, V. Malyshev, A. Matsushita, M. Meucci, S. Mihara, W. Molzon, T. Mori, D. Nicolò, H. Nishiguchi, A. Ochi, W. Ootani, A. Oya, D. Palo, M. Panareo, A. Papa, V. Pettinacci, A. Popov, F. Renga, S. Ritt, M. Rossella, A. Rozhdestvensky. S. Scarpellini, P. Schwendimann, G. Signorelli, M. Takahashi, Y. Uchiyama, A. Venturini, B. Vitali, C. Voena, K. Yamamoto, R. Yokota, T. Yonemoto

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Perseguindo a Partícula Perseguindo a Partícula X17 partículas pelo X17. Uma busca séria pela física de
Índice

Era uma vez, no mundo das partículas minúsculas, cientistas se depararam com sussurros sobre uma entidade misteriosa chamada X17. Dizem que essa partícula existia nas sombras das reações nucleares, especialmente quando Prótons e isótopos raros como o Lítio se misturavam. Os cientistas estavam curiosos, cutucando e investigando para descobrir se o X17 era real ou só fruto da imaginação.

O Experimento MEG II

Na terra da física de partículas, um grupo heroico de pesquisadores se uniu para construir um equipamento chique chamado detector MEG II. Pense nisso como uma câmera de alta tecnologia que tira fotos de coisas muito rápidas que nenhum humano consegue ver. Esse gadget foi projetado para capturar cenas de eventos estranhos no mundo das partículas, especialmente em busca de sinais do X17. A base deles era um lugar chamado PSI, que é como um Disneyland para físicos.

A Caça Começa

Os cientistas partiram em sua missão armados com um acelerador de partículas que podia lançar prótons como um estilingue cósmico. Com energia subindo até 1.1 MeV (isso é mega-electron volts, mas vamos chamar de “coisas rápidas”), eles miraram esses prótons nos núcleos de Lítio. Isso não era um jogo de dardos qualquer. O objetivo? Ver se acertar o Lítio renderia um avistamento do X17.

Durante uma aventura de um mês coletando dados, usando feixes de prótons, eles se concentraram em dois níveis de energia que são conhecidos por excitar núcleos de Lítio. A excitação desses núcleos poderia produzir a partícula X17. No entanto, como procurar uma agulha em um palheiro, os cientistas não tiveram muita sorte.

O Que Eles Estavam Procurando?

Quando os cientistas observavam os fogos de artifício das colisões de partículas, estavam particularmente interessados em Elétrons e positrôns que saíam da mistura. Eles achavam que, se o elusivo X17 estivesse por perto, ele poderia aparecer nos ângulos e padrões dessas partículas.

Para procurar o X17, eles mediram os ângulos desses pares de elétrons e positrões. A ideia era simples: se o X17 fosse real, poderia causar uma mudança notável na forma como essas partículas dançavam. No entanto, os cientistas esperavam um padrão bacana, mas encontraram mais uma festa caótica em vez disso.

A Estranha Normalidade

Enquanto analisavam os dados coletados durante o experimento, algo parecia estranho. Ao analisar os ângulos das partículas, eles notaram uma divergência do que esperavam. Eles esperavam ver os ângulos caindo de forma contínua, mas viram algo que parecia uma festa apenas começando.

Esses resultados inesperados sugeriam a possibilidade de algo novo, talvez até mesmo um novo tipo de partícula. Mas sem mais evidências, poderia ser apenas uma falha ou ruído nas medições. Os cientistas ficaram coçando a cabeça.

O Ruído de Fundo

Em qualquer grande busca, sempre há distrações. Os cientistas tiveram que levar em conta eventos de fundo que eram como moscas incômodas zumbindo durante o piquenique. Eles precisaram separar cuidadosamente os sinais verdadeiros desses ruídos de fundo. Só porque alguém grita “Eureka!” não significa que encontrou ouro; pode ser só alguém empolgado achando uma moeda.

Para lidar com isso, eles criaram modelos complexos para representar o ruído esperado. Usaram simulações para entender quantos desses eventos de fundo deveriam esperar. Isso era como se preparar para um show onde você tem que considerar vizinhos barulhentos ou caixas de som com defeito.

Os Resultados Chegaram!

Depois de todo o trabalho duro, o momento da verdade chegou. Os cientistas se reuniram para ver se haviam encontrado algum sinal do famoso X17. Infelizmente, mesmo com toda a empolgação e dados, não encontraram evidências significativas de sua existência. Os resultados foram como um balão que estourou antes de você conseguir aproveitar.

No entanto, eles não saíram de mãos vazias. Eles estabeleceram limites sobre com que frequência o X17 poderia ser produzido se fosse real. Pense nisso como colocar uma placa de “proibido estacionar” em um espaço onde você suspeita que um carro fantasma possa estar estacionado.

Os Próximos Passos

Não se deixando desanimar, os cientistas decidiram que isso era apenas o começo da jornada deles. Eles propuseram que mais dados poderiam resultar em melhores resultados. Afinal, o universo é um lugar grande, e quem sabe quais outros segredos estão esperando para serem descobertos? Eles até pensaram em alguns truques que poderiam usar para tentar coaxar o X17 se ele de fato existisse.

Imagine tentar chamar um gato tímido para fora de baixo do sofá. Você pode tentar balançar um brinquedo ou oferecer petiscos. É o mesmo no mundo das partículas, onde os cientistas precisam bolar maneiras criativas de fazer as partículas se revelarem.

Reflexões sobre a Caça

No final dessa saga científica, uma coisa estava clara: perseguir partículas não é para os fracos. Requer paciência, criatividade e muita análise de dados. Os pesquisadores aprenderam lições valiosas ao longo do caminho, como separar o sinal do ruído e como construir modelos melhores para experimentos futuros.

Embora não tenham encontrado o X17 em sua busca, eles sabiam que a própria busca era uma parte chave da aventura. Cada experimento não só investiga o desconhecido, mas também aguça as ferramentas necessárias para as descobertas de amanhã.

Conclusão

Enquanto empacotavam seu equipamento e se preparavam para a próxima empreitada, os cientistas mantinham a esperança. A história do X17 ainda não acabou; está apenas em uma pausa antes do próximo capítulo. Afinal, no mundo da física de partículas, cada beco sem saída pode levar a novas aventuras emocionantes. Então, fiquem ligados, porque quem sabe quando o X17 finalmente decide aparecer em uma festa?

Pensamentos Adicionais sobre Física de Partículas

Invasores de Festa de Partículas

No reino das partículas, todo mundo quer se juntar à festa. Tem personagens conhecidos como prótons e nêutrons, que são como os populares da escola, enquanto o X17 é mais uma figura elusiva sobre a qual muitos falam, mas poucos viram. Os cientistas continuam a fazer grandes festas na esperança de que o X17 um dia confirme presença.

Os Convidados Não Convidados

Enquanto procuravam pelo X17, os cientistas tiveram que lidar com uma porção de convidados não convidados. Esses eram os eventos de fundo que bagunçavam a pista de dança e dificultavam ver o que realmente estava acontecendo. Ao filtrar cuidadosamente o ruído, eles podiam focar melhor no que acreditavam poder ser sinais da existência do X17.

Mantenha a Luz Acesa

Para os cientistas, ter as ferramentas certas é crucial. É como tentar encontrar suas chaves no escuro; uma lanterna faz toda a diferença. Neste caso, detectores avançados e técnicas de análise serviram como essa luz, iluminando caminhos que poderiam levar a novas descobertas.

O Espírito de Comunidade

Colaboração é vital na ciência. Assim como em um time de futebol, cada jogador tem um papel. Físicos de várias áreas se juntam para compartilhar seus conhecimentos e habilidades. Eles trabalham como uma força unida na busca por entender o universo, enfrentando desafios juntos e celebrando até as menores vitórias.

Rindo do Destino

Apesar dos desafios, uma coisa une todos os cientistas: o amor pela descoberta. E de vez em quando, eles tiram um momento para rir da absurdidade do trabalho deles. Afinal, perseguir algo tão pequeno quanto uma partícula pode parecer ridículo, mas dá significado à vastidão do universo e à nossa existência.

O Próximo Capítulo

Enquanto a poeira assenta do experimento MEG II, a comunidade científica já está pensando na próxima expedição. A busca por novas partículas como o X17 pode demorar, mas cada tentativa adiciona ao entendimento coletivo do universo. É um jogo longo, cheio de reviravoltas e surpresas.

No final, seja o X17 um superstar ou só um boato, a busca pelo conhecimento é uma aventura que vale a pena. Quem sabe quais outros mistérios estão à espreita atrás das cortinas do teatro das partículas? A cada experimento, os cientistas se aproximam mais de desvendar a grande história do cosmos, uma partícula elusiva de cada vez.

Uma Última Risada

Então, se você algum dia se encontrar em uma conversa sobre física de partículas, lembre-se disto: ainda não encontramos o X17, mas certamente estamos nos divertindo à procura dele. E sejamos honestos, a jornada de caçar partículas invisíveis é bem mais emocionante do que esperar pelo próximo grande sucesso do cinema! Mantenham os aceleradores de partículas funcionando, galera!

Fonte original

Título: Search for the X17 particle in $^{7}\mathrm{Li}(\mathrm{p},\mathrm{e}^+ \mathrm{e}^{-}) ^{8}\mathrm{Be}$ processes with the MEG II detector

Resumo: The observation of a resonance structure in the opening angle of the electron-positron pairs in the $^{7}$Li(p,\ee) $^{8}$Be reaction was claimed and interpreted as the production and subsequent decay of a hypothetical particle (X17). Similar excesses, consistent with this particle, were later observed in processes involving $^{4}$He and $^{12}$C nuclei with the same experimental technique. The MEG II apparatus at PSI, designed to search for the $\mu^+ \rightarrow \mathrm{e}^+ \gamma$ decay, can be exploited to investigate the existence of this particle and study its nature. Protons from a Cockroft-Walton accelerator, with an energy up to 1.1 MeV, were delivered on a dedicated Li-based target. The $\gamma$ and the e$^{+}$e$^{-}$ pair emerging from the $^8\mathrm{Be}^*$ transitions were studied with calorimeters and a spectrometer, featuring a broader angular acceptance than previous experiments. We present in this paper the analysis of a four-week data-taking in 2023 with a beam energy of 1080 keV, resulting in the excitation of two different resonances with Q-value \SI{17.6}{\mega\electronvolt} and \SI{18.1}{\mega\electronvolt}. No significant signal was found, and limits at \SI{90}{\percent} C.L. on the branching ratios (relative to the $\gamma$ emission) of the two resonances to X17 were set, $R_{17.6} < 1.8 \times 10^{-6} $ and $R_{18.1} < 1.2 \times 10^{-5} $.

Autores: The MEG II collaboration, K. Afanaciev, A. M. Baldini, S. Ban, H. Benmansour, G. Boca, P. W. Cattaneo, G. Cavoto, F. Cei, M. Chiappini, A. Corvaglia, G. Dal Maso, A. De Bari, M. De Gerone, L. Ferrari Barusso, M. Francesconi, L. Galli, G. Gallucci, F. Gatti, L. Gerritzen, F. Grancagnolo, E. G. Grandoni, M. Grassi, D. N. Grigoriev, M. Hildebrandt, F. Ignatov, F. Ikeda, T. Iwamoto, S. Karpov, P. -R. Kettle, N. Khomutov, A. Kolesnikov, N. Kravchuk, V. Krylov, N. Kuchinskiy, F. Leonetti, W. Li, V. Malyshev, A. Matsushita, M. Meucci, S. Mihara, W. Molzon, T. Mori, D. Nicolò, H. Nishiguchi, A. Ochi, W. Ootani, A. Oya, D. Palo, M. Panareo, A. Papa, V. Pettinacci, A. Popov, F. Renga, S. Ritt, M. Rossella, A. Rozhdestvensky. S. Scarpellini, P. Schwendimann, G. Signorelli, M. Takahashi, Y. Uchiyama, A. Venturini, B. Vitali, C. Voena, K. Yamamoto, R. Yokota, T. Yonemoto

Última atualização: 2024-11-12 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2411.07994

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2411.07994

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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