Tudo o que podemos perceber e tocar, desde animais até estrelas, é constituído fundamentalmente por dois constituintes subatômicos: os quarks, responsáveis pelo núcleo dos átomos, e os elétrons, que formam as nuvens de carga elétrica negativa ao redor do núcleo. Além destes, existem outras partículas, como os fótons, que são a unidade básica da luz, essencial para tecnologias como lâmpadas e wi-fi. Já os neutrinos possuem uma presença praticamente indetectável, atravessando o corpo humano constantemente sem causar qualquer efeito.
Atualmente, essas partículas são consideradas as menores entidades existentes, os elementos primários da realidade, sendo impossível subdividi-las conforme o conhecimento atual. Contudo, a organização desses blocos construtivos do Universo apresenta características singulares.
Os quarks que compõem os átomos são classificados em duas categorias, denominadas up e down. Embora os termos «em cima» e «embaixo» sejam apelidos informais, eles não possuem significado no contexto quântico. Existem seis tipos de quarks no total: up e down, além de charm e top (mais pesados que up) e strange e bottom (mais pesados que down).
O quark top destaca-se por possuir uma massa 85 mil vezes superior à do quark up, tornando-o a partícula mais massiva dentro do Modelo Padrão. Apesar desta família extensa de quarks, a grande maioria existente é composta pelos tipos up e down, que formam a matéria ao nosso redor.
Esses quarks são observados em condições extremas, como nos testes conduzidos no Grande Colisor de Hádrons (LHC), o maior acelerador de partículas mundial. Este equipamento consiste em um anel subterrâneo de 27 km localizado na fronteira entre França e Suíça. Quando uma colisão entre partículas resulta em uma entidade incomum, como um quark bottom, esta persiste por um bilionésimo de segundo antes de sofrer um processo denominado «decaimento», gerando outras partículas.
Os quarks nunca ocorrem isoladamente; eles aparecem em grupos, seja em tríades (como nos prótons e nêutrons que estruturam os átomos) ou em pares. Um desses pares é o méson B0, formado por um quark bottom e um quark down (onde um dos componentes pode ser de antimatéria). Normalmente, quando este méson decai, ele se decompõe em partículas comuns, sem relevância notável. No entanto, ocasionalmente, ele se transforma em um par de múons, partículas que são essencialmente elétrons mais pesados, com aproximadamente 200 vezes mais massa, um evento que ocorre raramente, uma vez a cada 10 bilhões de ocorrências.
Físicos têm tentado registrar este fenômeno incomum desde 1984. A primeira comprovação foi apresentada na última terça-feira (3) no CERN, o laboratório europeu que opera o LHC. Caso seja confirmada, esta detecção representará o decaimento de partícula mais raro já registrado.
O resultado provém do LHCb, um dos quatro grandes detectores do colisor, cujo nome inclui «b» de *beauty*, outro apelido dado ao quark bottom. Para localizar este sinal específico, uma equipe de cerca de 20 pesquisadores, liderada por Harry Cliff, da Universidade de Cambridge, analisou dados coletados entre 2011 e 2018, complementando-os com um novo conjunto de dados de 2024 e 2025. Esta nova leva de dados foi obtida após uma modernização que permitiu ao detector capturar informações até cinco vezes mais rapidamente, auxiliada por algoritmos de aprendizado de máquina para filtrar o ruído em bilhões de colisões.
É importante notar que o achado possui uma significância estatística de 3,2 sigma. Isso significa que a probabilidade de o sinal ser apenas um acaso, uma variação nos dados que simula o fenômeno, é de aproximadamente 1 em 1.500. Embora pareça baixo, na física de partículas, uma descoberta só é consolidada a partir de 5 sigma, o que corresponde a cerca de 1 chance em 3,5 milhões. Por essa razão, os pesquisadores utilizam o termo «evidência» em vez de «descoberta», e o trabalho ainda aguarda revisão por outros cientistas.
Apesar da raridade do evento, o Modelo Padrão, a teoria que descreve todas as partículas conhecidas, prevê com exatidão a frequência deste decaimento. Qualquer desvio do previsto pelos detectores indicaria uma falha no Modelo, apontando para novos mistérios científicos. Isso é comparado a uma estrada pouco utilizada: se um volume de tráfego inesperadamente alto for registrado, sugere a existência de acessos não mapeados.
Estas partículas desconhecidas poderiam residir em uma escala chamada «zeptoverso», um domínio de distâncias na ordem de um zeptômetro, que é um bilionésimo de trilionésimo de metro. Enquanto o LHC consegue investigar distâncias de cerca de 100 zeptômetros, decaimentos raros como este possibilitam uma investigação ainda mais profunda, como escutar um cômodo inacessível. Nesses níveis, podem estar guardadas respostas para enigmas fundamentais da física, como a natureza da matéria escura e o desequilíbrio entre matéria e antimatéria no Universo.
Atualmente, o Modelo Padrão não apresenta problemas, pois o decaimento segue as equações estabelecidas. No entanto, esta confirmação também é valiosa, pois ajuda a eliminar possibilidades onde a física nova poderia estar presente. O LHCb continuará coletando dados até o início da década de 2030, e uma futura atualização pode aumentar a taxa de coleta em dez vezes. Posteriormente, a expectativa recairá sobre o sucessor do LHC, que só deverá entrar em operação daqui a algumas décadas. Talvez seja nesse zeptoverso que se encontre a resposta para a questão de por que o Universo produziu quarks de uso tão limitado, algo que os físicos ainda desconhecem, mas que pode estar prestes a ser revelado.
