CERN e o Grande Colisor de Hádrons

No Grande Colisor de Hádrons (LHC) do CERN, colisões de prótons geram temperaturas mais de 100.000 vezes mais quentes que o núcleo do Sol. Durante anos, os pesquisadores não entenderam como partículas delicadas como deutrões e antideutrões poderiam existir em um calor tão intenso. Um deutrão contém apenas um próton e um nêutron, mantidos juntos por uma força relativamente fraca. Sob essas condições, um núcleo atômico tão leve deveria se desintegrar quase instantaneamente. Mesmo assim, experimentos continuavam a detectá-los. Pesquisadores mostraram agora que cerca de 90% dos (anti)deutrões observados se formam através desse novo processo identificado, em vez de sobreviver à explosão inicial.

Uma Nova Perspectiva sobre a Interação Forte

A física de partículas da TUM, Prof. Laura Fabbietti, membro do Cluster de Excelência ORIGINS e do SFB1258, destaca a importância da descoberta. “Nosso resultado é um passo importante em direção a uma melhor compreensão da ‘interação forte’ – essa força fundamental que une prótons e nêutrons no núcleo atômico. As medições mostram claramente: núcleos leves não se formam na fase inicial quente da colisão, mas sim mais tarde, quando as condições se tornam um pouco mais frias e calmas.”

O Dr. Maximilian Mahlein, pesquisador na Cátedra de Matéria Hadrônica Densa e Estranha da TUM School of Natural Sciences, acrescenta que os achados têm implicações mais amplas. “Nossa descoberta é significativa não apenas para a pesquisa fundamental em física nuclear. Núcleos atômicos leves também se formam no cosmos – por exemplo, em interações com raios cósmicos. Eles podem até fornecer pistas sobre a ainda misteriosa matéria escura. Com nossas novas descobertas, modelos de como essas partículas se formam podem ser aprimorados e os dados cósmicos interpretados de maneira mais confiável.”

ALICE e o Nascimento da Matéria

Um dos principais experimentos do LHC é o ALICE (Experimento de Colisão de Íons Pesados), que se concentra na compreensão da interação forte que mantém os núcleos atômicos juntos. O ALICE funciona como uma enorme câmera, capaz de rastrear e reconstruir até 2000 partículas produzidas em uma única colisão. Ao fazer isso, os pesquisadores visam recriar os primeiros momentos do universo e aprender como uma mistura quente de quarks e glúons eventualmente formou núcleos atômicos estáveis e, em última análise, toda a matéria.

Explorando as Origens Cósmicas e as Forças Fundamentais

O Cluster de Excelência ORIGINS estuda como o universo e suas estruturas surgiram, desde galáxias e estrelas até planetas e os componentes básicos da vida. Sua pesquisa acompanha o caminho das menores partículas no universo primitivo até o desenvolvimento de sistemas biológicos. Isso inclui a busca por ambientes que poderiam apoiar a vida além da Terra e a obtenção de uma compreensão mais profunda da matéria escura. Em maio de 2025, uma segunda fase de financiamento para o ORIGINS, proposta pela TUM e pela Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU), foi aprovada no âmbito da Estratégia de Excelência da Alemanha.

O Centro de Pesquisa Colaborativa “Neutrinos e Matéria Escura na Astrofísica e na Física de Partículas” (SFB 1258) concentra-se em questões fundamentais da física, com atenção especial à interação fraca, uma das quatro forças fundamentais da natureza. O terceiro período de financiamento do SFB1258 começou em janeiro de 2025.