Após 50 anos, físicos encontram pistas sobre o que mantém a matéria unida

Físicos encontraram algumas das evidências experimentais mais fortes até agora de que uma propriedade fundamental dos prótons e nêutrons pode não estar associada aos três quarks que os compõem, como se acreditava tradicionalmente.

Em vez disso, o chamado número bariônico pode ser transportado por uma estrutura em forma de Y conhecida como junção bariônica , formada por glúons.

A descoberta, publicada na revista Science , oferece novas evidências para uma ideia proposta ainda na década de 1970 e pode ajudar a esclarecer um dos problemas fundamentais da física de partículas: o que mantém a matéria estável e como ela adquiriu as propriedades que permitiram a existência do Universo como o conhecemos.

O número bariônico é uma propriedade usada para distinguir matéria de antimatéria e está relacionado à aparente estabilidade do próton.

O próton é o bárion mais leve — uma classe de partículas subatômicas formadas por quarks — e, até hoje, nenhum caso de decaimento de próton foi observado.

A explicação convencional afirma que o número bariônico é carregado pelos três quarks de valência que formam bárions como prótons e nêutrons.

A nova pesquisa, porém, apresenta evidências que desfavorecem esse modelo e favorecem uma interpretação na qual o número bariônico está associado à junção bariônica.

A estrutura proposta tem formato de Y e é formada pelo campo de glúons, partículas responsáveis pela interação forte que mantém os quarks unidos.

A hipótese surgiu há cerca de 50 anos, mas, durante décadas, os físicos não conseguiram encontrar uma maneira experimental de distinguir adequadamente as duas possibilidades.

Como explicam os pesquisadores, as três extremidades da junção bariônica estão conectadas aos quarks de valência.

Por isso, na maioria dos processos físicos, é difícil determinar se o número bariônico é carregado pela junção ou pelos próprios quarks.

“Por esse motivo, nenhum dos dois cenários foi inequivocamente verificado experimentalmente”, escreveram os pesquisadores no estudo publicado na Science .