{"id":8176,"date":"2021-09-23T08:00:08","date_gmt":"2021-09-23T11:00:08","guid":{"rendered":"https:\/\/www3.unicentro.br\/petfisica\/?p=8176"},"modified":"2021-10-13T03:32:08","modified_gmt":"2021-10-13T06:32:08","slug":"muon-g-2-na-direcao-de-uma-nova-fisica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www3.unicentro.br\/petfisica\/2021\/09\/23\/muon-g-2-na-direcao-de-uma-nova-fisica\/","title":{"rendered":"M\u00faon g-2: na dire\u00e7\u00e3o de uma nova F\u00edsica"},"content":{"rendered":"
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[vc_row][vc_column][vc_column_text]<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

\u00a0 \u00a0Em um artigo publicado em 7 de abril de 2021, foram anunciados os resultados do experimento chamado m\u00faon<\/i>\u00a0g-2<\/i>, executado no laborat\u00f3rio estadunidense de f\u00edsica de part\u00edculas\u00a0Fermilab<\/i>. Aquele visava medir as propriedades\u00a0magn\u00e9ticas do m\u00faon1<\/sup>,\u00a0e tal experimento s\u00f3 foi poss\u00edvel gra\u00e7as \u00e0 colabora\u00e7\u00e3o de mais de 200 cientistas de 35 institui\u00e7\u00f5es em 7 pa\u00edses\u00a0[1-3]. O experimento, resumidamente, constitui-se de um anel com cerca de 15 metros de di\u00e2metro, composto por \u00edm\u00e3s que formam um campo magn\u00e9tico uniforme ao longo da circunfer\u00eancia. O principal objetivo do experimento era medir a\u00a0raz\u00e3o giromagn\u00e9tica<\/i>, denominada \u201cg\u201d, que \u00e9 um valor adimensional e mensura a raz\u00e3o entre o momento de dipolo magn\u00e9tico e o momento angular de uma part\u00edcula, nesse caso o\u00a0m\u00faon\u00a0[1, 4].\u00a0<\/span><\/p>\n

\u00a0 \u00a0O valor previsto pela teoria qu\u00e2ntica at\u00e9 1935 era exatamente 2, por\u00e9m uma medida muito precisa (em el\u00e9trons), realizada em 1948, resultou em 2,00238, contrariando a teoria significativamente. Pouco tempo depois desse resultado, foi desenvolvida a Eletrodin\u00e2mica Qu\u00e2ntica (QED)\u00b2, cuja previs\u00e3o te\u00f3rica casou com as medidas da \u00e9poca [1].\u00a0<\/span><\/p>\n

\u00a0 \u00a0A antes inesperada \u201cintensidade extra\u201d do dipolo magn\u00e9tico do m\u00faon vem da intera\u00e7\u00e3o deste com part\u00edculas virtuais<\/i>3<\/sup>, resultado de flutua\u00e7\u00f5es qu\u00e2nticas nos campos, em raz\u00e3o da intensidade do campo el\u00e9trico perto do\u00a0m\u00faon\u00a0[1]. Cada uma dessas intera\u00e7\u00f5es\u00a0\u00e9\u00a0representada por um\u00a0diagrama de Feynman<\/i>4<\/sup>. A cada diagrama de Feynman considerado, o valor te\u00f3rico muda [1, 4]. Mas se propriedades magn\u00e9ticas e el\u00e9tricas dos\u00a0m\u00faons\u00a0s\u00e3o as mesmas que\u00a0as\u00a0dos\u00a0el\u00e9trons, por que n\u00e3o usar el\u00e9trons para medir\u00a0g<\/i>? Bem, devido \u00e0 maior massa dos\u00a0m\u00faons, eles interagem mais frequentemente com outras part\u00edculas. Dessa forma, o fator\u00a0g<\/i>\u00a0medido na verdade \u00e9 resultado n\u00e3o somente das propriedades do\u00a0m\u00faon, mas da intera\u00e7\u00e3o com a\u00a0espuma qu\u00e2ntica<\/i>5<\/sup>\u00a0(cheque o gloss\u00e1rio abaixo)\u00a0em seu entorno\u00a0[4, 5]. Para melhores an\u00e1lises, os pesquisadores usam a fra\u00e7\u00e3o entre o valor medido devido apenas \u00e0 nuvem de part\u00edculas virtuais e o valor previsto pela teoria qu\u00e2ntica de 1935 (g=2), o que resulta na express\u00e3o \u201c(g-2)\/2\u201d, da\u00ed o nome do experimento [1].\u00a0<\/span><\/p>\n

\u00a0 \u00a0Os esfor\u00e7os para medir o fator g<\/i>\u00a0de\u00a0m\u00faons\u00a0v\u00eam sendo cada vez maiores. Resultados experimentais do Laborat\u00f3rio Nacional de\u00a0Bookhaven, publicados em 2006, chegam no valor de\u00a0g<\/i>\u00a0igual a 2,00233184160\u00b10,00000000063, enquanto que a QED prev\u00ea 2,00233183608\u00b10,00000000108 (\u00e9, o neg\u00f3cio \u00e9 bem preciso) [1]. Resumindo, considerando os erros6<\/sup>\u00a0atrelados a cada valor, os mesmos n\u00e3o concordam bem. Os resultados mais recentes no laborat\u00f3rio\u00a0Fermilab\u00a0est\u00e3o pr\u00f3ximos dos resultados de\u00a0Bookhaven, sendo que a precis\u00e3o das medidas foi 4 vezes maior [1, 2, 4, 6]. A precis\u00e3o do experimento \u00e9 semelhante a medir um campo de futebol com uma incerteza menor que o tamanho de um fio de cabelo [3].\u00a0<\/span><\/p>\n

\u00a0 \u00a0No experimento, resumidamente, m\u00faons s\u00e3o acelerados e inseridos num\u00a0loop<\/i>\u00a0de trajet\u00f3ria dentro do anel de \u00edm\u00e3s.\u00a0<\/i>O que de fato \u00e9 medido \u00e9 a energia das part\u00edculas emitidas nos decaimentos dos\u00a0m\u00faons. E como isso se relaciona ao fator\u00a0g<\/i>? Bem, semelhante\u00a0a\u00a0como\u00a0um pe\u00e3o\u00a0que est\u00e1\u00a0girando\u00a0<\/b>girando\u00a0precessa7<\/sup>\u00a0quando est\u00e1 prestes a tombar, os\u00a0m\u00faons\u00a0tamb\u00e9m o fazem devido \u00e0 intera\u00e7\u00e3o com o campo magn\u00e9tico no qual est\u00e3o imersos; esse fen\u00f4meno \u00e9 conhecido como\u00a0Precess\u00e3o de\u00a0Larmor<\/i>. A frequ\u00eancia desta depende do fator\u00a0g<\/i>\u00a0e dita a energia das part\u00edculas emitidas nos decaimentos (a maior parte s\u00e3o p\u00f3sitrons), portanto,<\/b>\u00a0ao medir a energia destas mede-se indiretamente\u00a0g<\/i>\u00a0[4].\u00a0<\/span><\/p>\n

\u00a0 \u00a0Basicamente, existem duas possibilidades a partir dos dois \u00faltimos resultados do\u00a0g-2<\/i>. A primeira \u00e9 que as previs\u00f5es te\u00f3ricas est\u00e3o erradas e\/ou houve um erro experimental. A segunda, e mais animadora (e talvez um pouco assustadora), \u00e9 que est\u00e1 sendo observado um fen\u00f4meno n\u00e3o previsto pela teoria atual, podendo ser a intera\u00e7\u00e3o com novas part\u00edculas, for\u00e7as e\/ou campos ou algo completamente inesperado, o que seria mais uma evid\u00eancia de que estamos muito longe de alcan\u00e7ar o \u201cfim da F\u00edsica<\/a>\u201d [1]. Apesar de que pode parecer que as evid\u00eancias atuais sejam suficientes para dizer que foi feita uma nova descoberta, ainda \u00e9 preciso obter dados mais precisos. Atualmente,<\/b>\u00a0existe uma chance de 1\/40.000 (um\u00a0quarenta mil\u00a0avos) de que\u00a0o resultado do laborat\u00f3rio\u00a0Fermilab\u00a0seja consequ\u00eancia de uma flutua\u00e7\u00e3o nas medidas, e o padr\u00e3o para considerar um resultado definitivo \u00e9 que a chance seja de 1\/3.500.000 (um tr\u00eas milh\u00f5es e meio avos) [4].\u00a0<\/span><\/p>\n

\u00a0 \u00a0Existem esfor\u00e7os tamb\u00e9m em se fazer mais previs\u00f5es te\u00f3ricas por m\u00e9todos diferentes. Um deles \u00e9 a t\u00e9cnica conhecida como lattice\u00a0QCD<\/i>. Usando essa t\u00e9cnica, pesquisadores calcularam o valor te\u00f3rico de\u00a0g<\/i>\u00a0e anunciaram os resultados em um artigo publicado na revista\u00a0Nature<\/i>, no mesmo dia de an\u00fancio dos resultados de\u00a0Fermilab. O valor calculado concorda mais com os resultados experimentais de\u00a0Bookhaven\u00a0e\u00a0Fermilab\u00a0do que com o valor te\u00f3rico anterior.\u00a0Entretanto, os autores n\u00e3o est\u00e3o t\u00e3o confiantes de que fizeram tudo da maneira correta;\u00a0sendo assim,\u00a0deve-se considerar esse resultado com um p\u00e9 atr\u00e1s [1].\u00a0<\/span><\/p>\n

\u00a0 \u00a0Existem planos para novas medidas com o experimento g-2<\/i>, a fim de bater o martelo nessa quest\u00e3o t\u00e3o decisiva para o futuro da F\u00edsica como um todo. Se resultados futuros confirmarem uma descoberta, as possibilidades da \u201cnova F\u00edsica<\/b>\u201d s\u00e3o inimagin\u00e1veis e certamente representar\u00e1 a pr\u00f3xima grande revolu\u00e7\u00e3o cient\u00edfica.\u00a0<\/span><\/p>\n

Autor:<\/strong> Bruno Henrique\u00a0<\/span>Lisenko<\/span>\u00a0Ribeiro<\/span><\/span><\/p>\n

\u00b9\u00a0M\u00faon=Part\u00edcula fundamental de carga el\u00e9trica e spin iguais e uma massa 207 vezes maior em compara\u00e7\u00e3o ao el\u00e9tron. Essa part\u00edcula \u00e9 inst\u00e1vel e seu tempo de vida m\u00e9dio \u00e9 de aproximadamente 2,2 microssegundos [4].\u00a0<\/span><\/p>\n

2<\/sup>\u00a0QED=Teoria na qual consideram-se campos que permeiam todo o espa\u00e7o,<\/b>\u00a0e as vibra\u00e7\u00f5es nesse campo s\u00e3o as part\u00edculas que detectamos. \u00c9 a teoria mais bem-sucedida da Ci\u00eancia [6, 5].\u00a0<\/span><\/p>\n

3<\/sup>\u00a0Part\u00edculas virtuais=Pares part\u00edcula-antipart\u00edcula que surgem no v\u00e1cuo devido a uma energia (no caso, do campo el\u00e9trico), as quais aniquilam-se rapidamente.\u00a0<\/span><\/p>\n

4<\/sup>\u00a0Diagrama de Feynman=Diagrama que representa as intera\u00e7\u00f5es\/comportamento de uma ou mais part\u00edculas.\u00a0<\/span><\/p>\n

5<\/sup>\u00a0Espuma Qu\u00e2ntica=Termo usado para se referir \u00e0 regi\u00e3o repleta de part\u00edculas virtuais [5].\u00a0<\/span><\/p>\n

6\u00a0<\/sup>Neste caso, \u201cerro\u201d n\u00e3o significa que os pesquisadores necessariamente cometeram erros; interprete como margem de erro estat\u00edstica, pois muitos dados foram analisados para a medida.\u00a0<\/span><\/p>\n

7<\/sup>\u00a0Precessa=Varia\u00e7\u00e3o do eixo de rota\u00e7\u00e3o do corpo; a \u201cdan\u00e7a\u201d do pe\u00e3o antes de tombar.\u00a0<\/span><\/p>\n

\u00a0Refer\u00eancias:\u00a0<\/span><\/span><\/strong><\/p>\n

[1]\u00a0Fermilab.\u00a0What\u00a0does\u00a0the\u00a0Muon\u00a0g-2\u00a0experiment\u00a0tell\u00a0us?<\/b>. YouTube, 26 de maio de 2021. Dispon\u00edvel em:\u00a0<https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=eCCGr4BqElE<\/a>>.\u00a0<\/span><\/p>\n

[2] B. Abi, T.\u00a0Albahri, S. Al-Kilani\u00a0et al<\/i>.\u00a0Measurement\u00a0of\u00a0the\u00a0Positive\u00a0Muon\u00a0Anomalous\u00a0Magnetic\u00a0Moment\u00a0to\u00a00.46\u00a0ppm.\u00a0PHYSICAL REVIEW LETTERS<\/b>,\u00a0n.126, p.141801, 2021.\u00a0\u00a0<\/span><\/p>\n

[3]\u00a0Fermilab.\u00a0Muon\u00a0g-2\u00a0experiment\u00a0finds\u00a0strong\u00a0evidence\u00a0for new\u00a0physics<\/b>.\u00a0YouTube, 7 de abril de 2021. Dispon\u00edvel em: <https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=ZjnK5exNhZ0<\/a>>.\u00a0<\/span><\/p>\n

[4] PBS Space Time.\u00a0Why\u00a0the\u00a0Muon\u00a0g-2\u00a0Results\u00a0Are\u00a0So\u00a0Exciting!<\/b>. YouTube, 7 de abril de 2021. Dispon\u00edvel em:\u00a0<https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=O4Ko7NW2yQo<\/a>>.\u00a0<\/span><\/p>\n

[5]\u00a0Fermilab.\u00a0Quantum\u00a0Foam<\/b>. YouTube, 24 de outubro de 2014. Dispon\u00edvel em:\u00a0<https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=nYDokJ2A_vU<\/a>>.\u00a0<\/span><\/p>\n

[6]\u00a0Fermilab.\u00a0The\u00a0physics\u00a0of\u00a0g-2<\/b>. YouTube, 4 de maio de 2016. Dispon\u00edvel em:\u00a0<https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=UckuqHDB08I<\/a>>.\u00a0<\/span><\/p>\n

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