CURIOSIDADES DA FÍSICA
José Maria Filardo Bassalo
www.bassalo.com.br

Os Físicos Brasileiros e a Descoberta das Partículas Charmosas (quark c) e Bonitas (quark b).

 

Em verbetes desta série, vimos que, em 1964, o Modelo de Quarks foi proposto, independentemente, pelos físicos norte-americanos Murray Gell-Mann (n.1929; PNF, 1969) (que deu o nome quark) e George Zweig (n.1947) (de origem russa, que o denominou de ace). Segundo esse modelo, os hádrons, seriam formados por combinações de quarks [e de seus correspondentes antiquarks de carga (Q) de sinal contrário]. Apenas três tipos de quarks: up (u; Q = +2e/3), down (d; Q=-e/3) e strange (s; Q=-e/3), seriam suficientes para formar todas as partículas elementares então conhecidas. Somente seriam válidas as combinações de carga elétrica total que fossem múltiplos inteiros da carga (e) do elétron, e assim os hádrons foram classificados entre bárions (e antibárions) ou mésons, sendo os bárions formados por qualquer combinação de três quarks, como, por exemplo: próton [p(uud)], nêutron [n(udd)], lambda-zero0(uds)], sigma-mais+(uus)], sigma-zero0(uds)], sigma-menos-(dds)] e ômega-menos-(sss)], e os mésons pelo par quark-antiquark como, por exemplo: píons: , , ; káons: , , ]. É interessante notar que, para os mésons destacados acima, temos: , , e .

                   Mais tarde, com a previsão e descoberta de novos quarks: charm (c; Q=+2e/3), em 1964/1974; bottom/bonito (b; Q=-e/3), em 1974/1977; e top (t; Q=+2e/3), em 1974/1995, os principais aceleradores de partículas (anéis de colisão) no mundo: Brookhaven National Laboratory (BNL), Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire (CERN), Deustsches Elektronen Synchrotron (DESY/DORIS), Fermi National Accelerator Laboratory (FERMILAB: Colaborações D0 e CDF), Frascati National Laboratory (FNL/ADONE), e Stanford Linear Accelerator Centre (SLAC/SPEAR) (sobre esses aceleradores ver verbete nesta série) começaram a busca de novas partículas, previstas teoricamente, pois possuíam em sua estrutura quarkônica, esses novos sabores de quarks. Vejamos o resultado dessa busca.

                   Também já vimos, em verbetes desta série, que os hádrons charmosos e mésons e ou bonitos descobertos nas três últimas décadas do Século 20 foram os seguintes: jota-psi: [J/Ψ ()], em 1974 [Physical Review Letters 33, p. 1404 (BNL); 1406 (SLAC); 1408 (FNL); Physics Letters B53, p. 393 (DESY)]; sigma charmoso-duplo mais [(uuc)] e lâmbda charmoso-mais [ (udc)] (Physical Review Letters 34, p. 1125; Physical Review Letters 37, p. 882), em 1975 e 1976, respectivamente; méson-D charmoso-zero [ ()] (Physical Review Letters 37, p. 255), méson-D charmoso-mais [ ()] (Physical Review Letters 37, p. 569), cascade (Xi) charmoso-duplo mais [ (ucc)] (Physical Review Letters 37, p. 882), em 1976; upsilon [Y ()] [Physical Review Letters 39, p. 252; 1240; 1640(E)], em 1977; lâmbda bonito-zero [ (ddb)] (Nuovo Cimento 65, p. 408), em 1981; ômega charmoso-zero [(ssc)] (Physics Letters B122, p. 455), em 1983; cascade (Xi) charmoso-mais [ (usc)] (Physical Review Letters 59, p. 1530) e méson bonito-zero [B0 ()] (Physics Letters B192, p. 245), em 1987; lâmbda bonito-zero [ (ddb)] (Nuovo cimento A104, p. 1787), em 1991; sigma charmoso-zero [ (ddc)] e sigma charmoso-duplo mais [ (uuc)] (Physics Letters B379, p. 292), em 1996. 

                   É oportuno registrar que na descoberta das partículas  e referidas no parágrafo acima, houve a participação dos seguintes físicos brasileiros: Sandra Amato (n.1963), João Carlos Costa dos Anjos (n.1944), Ignácio Alfonso de Bediaga e Hickman (n.1954), Hendly da Silva Carvalho (n.1966), Isaías Costa (n.1957), Carla Gobel (n.1969), João Ramos Torres de Mello Neto (n.1960), Jussara Marques de Miranda (n.1962), Alberto Correa dos Reis (n.1958) e Alberto Franco de Sá Santoro (n.1941).    

                   Vejamos, agora, a descoberta de novas partículas – charmosas e bonitas – que aconteceram nesta primeira década do Século 21: sigma bonito-zero [ (dsb)] e sigma bonito-zero-estrela { [(dsb+bds+sdb+dbs+bsd+sdb)/]},  em 2007 [Physical Review Letters 99, article number (an): 202001, FERMILAB/CDF]; sigma bonito-menos [(ddb)]; em 2007 (Physical Review Letters 99, an.202001, FERMILAB/CDF); cascade (Xi) estranho bonito-menos [ (dsb)], em 2007 (Physical Review Letters 99, na. 052001, FERMILAB/D0; na. 052002, FERMILAB/CDF); ômega duplo estranho bonito-menos [ (ssb)], em 2008 (Physical Review Letters 101, na. 232002, FERMILAB/D0) e em 2009 (Physical Review D80, an 072003, FERMILAB/CDF); e cascade (Xi) estranho bonito-zero [(sub)], em 20 de julho de 2011 (arXiv:1107.4015v1 [hep-ex]), por uma colaboração mundial envolvendo 511 pesquisadores. 

                   Destaquemos que na descoberta das partículas  (FERMILAB/D0) e  (FERMILAB/D0) referidas no parágrafo anterior, houve a participação dos seguintes físicos brasileiros: Gilvan Augusto Alves (n.1960), Ana Carolina Assis Jesus (n.1979), Jorge Barreto (n.1950), Márcia Begalli (n.1958), Wagner de Paula Carvalho (n.1968), Eduardo M. Gregores (n.1960), José Guilherme Rocha de Lima (n.1967), Arthur Kós Antunes Maciel (n.1951), Helena Brandão Malbouisson (n.1978), Carley Pedro de Oliveira Martins (n.1951), Pedro Galli Mercadante (n.1969),  Hélio da Motta Filho (n.1955), Luiz Martins Mundim Filho (n.1966), Sérgio Ferraz Novaes (n.1956), Murilo S. Rangel (n.1982), Renata F. Rodrigues (n.1978),  Wanda Lúcia Prado da Silva (n.1953), André Sznajder (n.1967). Registre-se que os físicos brasileiros Santoro e Moacyr Henrique Gomes e Souza (n.1944) só participaram da descoberta da .  

                   Concluímos este verbete com um comentário devido ao meu estimado amigo e ex-aluno, Guilherme Lima (a quem agradeço a leitura crítica deste texto), graduado na Universidade Federal do Pará (UFPA), doutor pelo Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF) e, atualmente, professor da Northern Illinois University (Illinois, USA), de que a inexistência de hádrons topônicos, formados com o quark top, resulta do fato de ser este quark muito massivo (~200 GeV/c2), sendo assim tão instável que não sobrevive o suficiente para se juntar aos outros quarks.