Uma vez partícula de matéria, sempre partícula de matéria. Ou não. Graças a uma peculiaridade da física quântica, quatro partículas conhecidas compostas por dois quarks diferentes – como o méson D eletricamente neutro composto por um quark charm e um antiquark up – podem oscilar espontaneamente em seus parceiros de antimatéria e vice-versa.
Num seminário realizado em 26 de março no CERN, a colaboração LHCb no Large Hadron Collider (LHC) apresentou os resultados de sua mais recente pesquisa de assimetria matéria-antimatéria na oscilação do méson neutro D, que, se encontrado, poderia ajudar a lançar luz sobre o misterioso desequilíbrio matéria-antimatéria no universo.
A força fraca do Modelo Padrão da física de partículas induz uma assimetria entre matéria e antimatéria, conhecida como violação de CP, em partículas contendo quarks. No entanto, estas fontes de violação do CP são difíceis de estudar e insuficientes para explicar o desequilíbrio matéria-antimatéria no universo, levando os físicos a procurar novas fontes e a estudar as conhecidas melhor do que nunca.
Em seu último esforço, os pesquisadores do LHCb arregaçaram as mangas para medir com precisão sem precedentes um conjunto de parâmetros que determinam a oscilação matéria-antimatéria do méson D neutro e permitem a busca pela violação de CP até então não observada, mas prevista, na oscilação.
A colaboração já havia medido o mesmo conjunto de parâmetros, que estão ligados ao decaimento do méson D neutro em um kaon com carga positiva e um píon com carga negativa, usando seu conjunto completo de dados da Execução 1 do LHC e um conjunto de dados parcial de Execute 2.
Desta vez, a equipe analisou o conjunto completo de dados do Run-2 e, ao combinar o resultado com o de sua análise anterior, excluindo o conjunto parcial de dados do Run-2, obteve as medições mais precisas dos parâmetros até o momento – o total a incerteza de medição é 1.6 vezes menor que a menor incerteza alcançada anteriormente pelo LHCb.
Os resultados são consistentes com estudos anteriores, confirmando a oscilação matéria-antimatéria do méson D neutro e não mostrando evidência de violação de CP na oscilação. As descobertas exigem análises futuras deste e de outros decaimentos do méson D neutro, usando dados da terceira execução do LHC e da sua atualização planejada, o LHC de alta luminosidade.
Outros decaimentos neutros do méson D de interesse incluem o decaimento em um par de dois kaons ou dois píons, nos quais os pesquisadores do LHCb observaram violação de CP em partículas contendo quarks charm pela primeira vez, e o decaimento em um kaon neutro e um par de píons, com o qual o LHCb cronometrou a velocidade de oscilação matéria-antimatéria da partícula. Nenhum caminho deve ser deixado inexplorado na busca por pistas sobre o desequilíbrio matéria-antimatéria no universo e outros mistérios cósmicos.