Em um novo estudo publicado na revista científica Nature Physics, uma equipe de pesquisadores descreveu ter detectado um 'espectro fantasma 4D' durante um experimento no acelerador de partículas da Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear (CERN).
Ao utilizar o segundo maior acelerador do CERN, o Super Proton Synchrotron, os cientistas capturaram dados de uma estrutura invisível representada em quatro estados e, por isso, foi identificada como quadridimensional.
A partir de uma colaboração com especialistas do acelerador GSI, na Alemanha, a equipe conseguiu comprovar a existência de uma estrutura de ressonância que já havia sido teorizada — ela também surgiu em simulações específicas. A possibilidade de quantificar os detalhes dessa estrutura é considerada crucial para responder um problema universal sobre os aceleradores de partículas magnéticas.
A medição foi realizada ao longo de aproximadamente 3 mil passagens do feixe ao redor do acelerador de partículas. Com os resultados, os cientistas acreditam que poderão melhorar a qualidade do feixe utilizado em experimentos de feixes de baixa energia e alto brilho; essa melhoria pode ser aplicada tanto no CERN quanto no acelerador do GSI.
“Com essas ressonâncias, o que acontece é que as partículas não seguem exatamente o caminho que queremos e depois voam e se perdem. Isso causa degradação do feixe e dificulta o alcance dos parâmetros de feixe exigidos. Na física dos aceleradores, o pensamento ocorre geralmente em apenas um plano”, disse o físico do GSI, Giuliano Franchetti, em um comunicado oficial.
Ressonância invisível e quadridimensional
O artigo descreve que foi significativamente difícil encontrar estruturas de ressonância justamente por que elas são quadridimensionais, pois sua detecção exige que o feixe seja medido de forma horizontal e vertical. O experimento possibilitou que os pesquisadores criassem um mapa da ressonância para estudos posteriores.
A imagem apresenta um conceito da estrutura de ressonância quadridimensional detectada no acelerador de partículas do CERN.Fonte: H. Bartosik / G. Franchetti / F. Schmidt / Nature Physics
De qualquer forma, a equipe afirma que o trabalho ainda não acabou; apesar de o experimento ter sido considerado um sucesso, eles ainda precisam reduzir o efeito prejudicial da ressonância nos equipamentos. O próximo objetivo é estudar os resultados para desenvolver uma teoria capaz de descrever como as partículas individuais se comportam quando uma ressonância é detectada no acelerador.
“A colaboração surgiu da necessidade de compreender o que limitava estas máquinas para podermos fornecer o desempenho e a intensidade do feixe necessários para o futuro. O que torna a nossa descoberta recente tão especial é que ela mostra como as partículas individuais se comportam numa ressonância acoplada. Podemos demonstrar que as descobertas experimentais concordam com o que foi previsto com base na teoria e na simulação”, disse um dos autores do estudo e cientista do CERN, Hannes Bartosik.
Gostou do conteúdo? Fique atualizado com mais curiosidades sobre a física aqui no TecMundo. Se desejar, aproveite para entender mais sobre o fantástico e bizarro mundo da física quântica.
Fontes
