Os cientistas já elucidaram como os deutérios se formam sob condições extremas. Quando os estados extremamente breves das partículas de alta energia decaem, conhecidos como ressonâncias, os prótons e nêutrons necessários para criar esses minúsculos núcleos são liberados. Uma vez liberadas, as partículas podem se unir para formar deutérios. O mesmo processo também explica como são criados os antideuterons, que são feitos de antimatéria. Esses resultados são publicados na revista natureza.
No Large Hadron Collider (LHC) do CERN, as colisões de prótons criam temperaturas mais de 100.000 vezes mais quentes que o núcleo do Sol. Durante anos, os pesquisadores se perguntaram como partículas finas como deutérios e antideuterões poderiam existir em temperaturas tão altas. Os deutérios contêm apenas um próton e um nêutron, mantidos juntos por forças relativamente fracas. Sob estas condições, tal núcleo leve se dividiria quase imediatamente. Mesmo assim, os experimentos continuam a descobri-los. Os investigadores demonstraram agora que aproximadamente 90% dos (anti)deuterões observados foram formados através deste processo recentemente descoberto, em vez de sobreviverem à explosão inicial.
Novos insights sobre interações fortes
A professora Laura Fabbietti, física de partículas da Universidade Técnica de Munique e membro do Cluster de Excelência ORIGINS e SFB1258, enfatiza a importância desta descoberta. “Os nossos resultados são um passo importante para uma melhor compreensão da ‘interacção forte’, a força fundamental que mantém os protões e os neutrões unidos nos núcleos atómicos. As medições mostram claramente: os núcleos leves não se formam durante as fases iniciais quentes das colisões, mas sim mais tarde, quando as condições se tornam mais frias e calmas.”
Maximilian Mahlein, pesquisador da Cátedra Fabidi em Matéria Hadrônica Densa e Estranha na Escola de Ciências Naturais da TUM, acrescentou que as descobertas têm implicações mais amplas. “As nossas descobertas não são importantes apenas para a investigação básica em física nuclear. Núcleos atómicos leves também se formam no Universo – por exemplo, na interacção dos raios cósmicos. Podem até fornecer pistas sobre a ainda misteriosa matéria escura. Com as nossas novas descobertas, os modelos de como estas partículas se formam podem ser melhorados e os dados cósmicos podem ser interpretados de forma mais fiável.”
CERN e o Grande Colisor de Hádrons
O CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) é o maior centro de pesquisa em física de partículas do mundo. Localizado perto de Genebra, na fronteira entre a Suíça e a França, é o lar do Large Hadron Collider (LHC), um acelerador circular subterrâneo de 27 quilômetros de comprimento. Dentro do Grande Colisor de Hádrons, os prótons colidem quase à velocidade da luz. Estas colisões recriaram condições semelhantes às logo após o Big Bang, atingindo temperaturas e energias não encontradas em nenhum outro lugar hoje. Isto permite aos cientistas estudar a matéria no seu nível mais fundamental e testar as leis fundamentais da natureza.
Alice e o nascimento da matéria
Um dos principais experimentos do LHC é o ALICE (The Large Ion Collider Experiment), que se concentra na compreensão das fortes interações que mantêm os núcleos atômicos unidos. ALICE funciona como uma câmera gigante, capaz de rastrear e reconstruir até 2.000 partículas produzidas em uma única colisão. Ao fazer isso, os pesquisadores pretendem recriar os primeiros momentos do universo e compreender como a mistura quente de quarks e glúons formou, em última análise, os núcleos estáveis dos átomos e, em última análise, de toda a matéria.
Explore as origens e as forças fundamentais do universo
O Origins Cluster of Excellence estuda como o universo e suas estruturas surgiram, desde galáxias e estrelas até planetas e os blocos de construção fundamentais da vida. Sua pesquisa segue o caminho desde as menores partículas do universo primitivo até o desenvolvimento de sistemas biológicos. Isto inclui a procura de ambientes que possam suportar vida fora da Terra e uma compreensão mais profunda da matéria escura. Em maio de 2025, a segunda fase de financiamento do ORIGINS proposta pela TUM e pela Universidade Ludwig Maximilian de Munique (LMU) foi aprovada no âmbito da Estratégia de Excelência Alemã.
O Centro de Pesquisa Colaborativa “Neutrinos e Matéria Escura em Astrofísica e Física de Partículas” (SFB 1258) concentra-se em problemas fundamentais de física, com especial foco na interação fraca, uma das quatro forças fundamentais da natureza. O terceiro período de financiamento do SFB1258 começa em janeiro de 2025.
