Cientistas alcançam escala 100 bilhões de vezes menor que um átomo e abrem caminho para novas perguntas

Depois de mais de quatro décadas de buscas, pesquisadores do experimento LHCb, instalado no Grande Colisor de Hádrons (LHC), do CERN, conseguiram reunir evidências de uma das transformações mais raras já estudadas na física de partículas. O fenômeno acontece aproximadamente uma vez a cada 10 bilhões de partículas de determinado tipo e envolve o desaparecimento de uma partícula subatômica, seguido pela produção de um múon e de sua antipartícula.

O resultado foi anunciado em 3 de novembro de 2026 e representa um avanço na investigação de distâncias extremamente pequenas, associadas ao chamado zeptoverso. Essa escala pode ajudar cientistas a procurar indícios de partículas e forças ainda desconhecidas, com possíveis relações com questões como a natureza da matéria escura e a formação do universo.

A pesquisa, liderada por uma equipe internacional com participação da Universidade de Cambridge, não confirmou a existência de uma nova partícula nem resolveu esses mistérios. O que os cientistas conseguiram foi observar evidências de um processo previsto pela teoria atual, abrindo uma oportunidade para testar suas previsões com maior precisão.

O que é o zeptoverso e como os cientistas investigam essa escala

O termo zeptoverso é usado para descrever uma região de investigação da física em escalas de distância extremamente reduzidas. Um zeptômetro corresponde a \(10^{-21}\) metro, uma medida muito menor do que o tamanho de um átomo. Não se trata de um universo separado, mas de uma referência para estudar fenômenos que acontecem em dimensões praticamente inacessíveis à observação direta.

Com o LHC, os pesquisadores conseguem investigar distâncias próximas de 100 zeptômetros. Nesse nível, a intenção não é fotografar partículas ou observar estruturas como se fossem objetos comuns, mas analisar os resultados das colisões e as transformações que acontecem entre partículas fundamentais.

A estratégia também permite procurar efeitos de partículas que não aparecem diretamente nos detectores. Mesmo que sejam pesadas demais para serem produzidas nas colisões disponíveis, elas poderiam interferir em processos quânticos e modificar a frequência de determinadas transformações.

A transformação que acontece uma vez em 10 bilhões

A pesquisa se concentrou em uma partícula chamada méson B zero, formada por um quark beauty e um antiquark down. O quark beauty, também conhecido como quark bottom, é uma partícula fundamental mais pesada do que os quarks que compõem prótons e nêutrons.

Esses mésons existem por aproximadamente um trilionésimo e meio de segundo antes de se desintegrarem em outras partículas. O processo estudado, identificado pela expressão B⁰ para múon e antimúon, acontece quando o méson se transforma em duas partículas chamadas múons, uma com carga positiva e outra com carga negativa. Os múons são semelhantes aos elétrons, mas possuem massa muito maior.

A previsão do Modelo Padrão, principal teoria que descreve as partículas fundamentais e suas interações, é que essa transformação ocorra em aproximadamente um caso a cada 10 bilhões de mésons B zero. A raridade torna a medição especialmente difícil, mas também aumenta seu valor científico: qualquer interferência de partículas desconhecidas poderia alterar a frequência esperada.

Uma busca iniciada em 1984 ganhou força com novos equipamentos

As primeiras buscas por esse decaimento começaram em 1984, antes mesmo da construção do Grande Colisor de Hádrons. Ao longo das décadas, diferentes experimentos tentaram identificar o sinal, mas a quantidade de eventos era pequena demais para produzir evidências suficientemente consistentes.

Uma mudança importante ocorreu com a modernização do detector LHCb, concluída para a retomada das operações em 2024. A atualização permitiu registrar colisões em uma taxa até cinco vezes maior do que a alcançada no período anterior, além de melhorar a capacidade de distinguir diferentes tipos de partículas.

A equipe analisou dados coletados em 2024 e 2025 e combinou os resultados com registros anteriores, obtidos entre 2011 e 2018. Técnicas de aprendizado de máquina também foram utilizadas para separar os sinais procurados do enorme volume de outros processos produzidos nas colisões.

O que o resultado revela sobre a física atual

A análise combinada alcançou significância estatística de 3,2 sigmas, patamar considerado evidência de um fenômeno, mas ainda abaixo dos cinco sigmas normalmente exigidos para anunciar uma descoberta definitiva na física de partículas. Os dados, além disso, estão de acordo com as previsões do Modelo Padrão.

Isso não significa que a pesquisa tenha encontrado matéria escura ou identificado uma nova força da natureza. A importância está em estabelecer medições mais precisas para um processo extremamente raro. Se futuras observações apresentarem uma frequência diferente da prevista, essa discrepância poderá indicar a influência de partículas ainda desconhecidas.

O próximo passo é acumular mais dados e repetir as medições para confirmar o resultado. A expectativa é que futuras atualizações do LHCb aumentem ainda mais a capacidade de investigação, permitindo explorar processos raros e testar os limites das teorias atuais sobre a composição e o funcionamento do universo.