Após cinco décadas de busca, físicos do experimento STAR, no Colisor de Íons Pesados Relativísticos (RHIC) no Laboratório Nacional de Brookhaven, publicaram na revista Science a mais forte evidência experimental de que o número bariônico — a propriedade quântica que distingue matéria de antimatéria e mantém prótons estáveis — não é carregado pelos três quarks de valência do próton, mas sim por glúons em formato de “Y”, uma estrutura chamada “junção bariônica”.
Glúons carregam o que mantém a matéria estável
A descoberta veio da análise de colisões de núcleos atômicos (ruthênio e zircônio) e de colisões fotônucleares, onde os pesquisadores observaram que os bárions viajam mais longe através da zona de colisão do que a carga elétrica. Isso indica que o número bariônico é carregado por algo neutro — os glúons, partículas que mantêm os quarks unidos dentro dos prótons — e não pelos quarks carregados eletricamente, como se assume há décadas.
A junção bariônica foi proposta teoricamente nos anos 1970, mas nunca havia sido testada experimentalmente. Segundo os pesquisadores, o resultado é considerado um dos últimos grandes feitos do RHIC, que foi desativado este ano após décadas de operação. O estudo tem implicações diretas para o mistério de por que existe mais matéria do que antimatéria no universo, uma das perguntas mais fundamentais da física de partículas.
Entendendo o universo em escala subatômica
Para o público em geral, a descoberta pode parecer abstrata, mas seus reflexos são profundos: sem o número bariônico, os prótons não seriam estáveis e a matéria como conhecemos não existiria. A equipe do STAR demonstrou que a estrutura em “Y” formada por glúons é a responsável por essa estabilidade, abrindo caminho para novos experimentos na próxima geração de colisores de partículas.
O resultado também demonstra que o RHIC, apesar de ter sido desativado, ainda produz descobertas de peso. A instalação, que operou por mais de duas décadas, permitiu que físicos de todo o mundo estudassem a matéria em condições extremas de temperatura e densidade, replicando por frações de segundo o que existiu nos primeiros microsegundos após o Big Bang.
A junção bariônica, especificamente, é uma estrutura onde três glúons se encontram em um ponto central, formando um “Y” que mantém os três quarks de valência do próton unidos. Embora os glúons sejam conhecidos por sua função de “cola forte” que segura os quarks, sua participação ativa no transporte do número bariônico era puramente teórica. O experimento STAR demonstrou que, quando núcleos atômicos colidem a velocidades próximas da luz, o número bariônico se desloca de forma independente da carga elétrica, algo que só pode ser explicado se os glúons estiverem carregando essa propriedade.
Esses estudos são complementares a outras pesquisas em física quântica, como a descoberta do MIT sobre duas fases quânticas que se reconstruem de maneiras surpreendentemente diferentes. Juntos, esses resultados ampliam nossa compreensão sobre como a matéria se comporta em escalas subatômicas, com aplicações potenciais em áreas que vão da medicina nuclear à computação quântica.