O Estranho Comportamento do Múon.

O múon é uma partícula bastante interessante, sendo um lépton carregado negativamente e possuindo spin fracionário, ele é uma espécie de elétron, contudo, 200 vezes mais massivo, o que o torna uma partícula até que de fácil detecção. Ele foi descoberto no ano de 1936, pelo físico da Caltech Carl Anderson. Por ser um lépton, o múon se encontra dentro do bloco dos férmions, ou seja, são partículas degeneradas e não podem ocupar mesmos estados quânticos, como consequência disso, ele interage com a força eletromagnética, com a gravidade e com a força nuclear fraca, mas não com a força nuclear forte.
Essas características do múons são características típicas dos léptons, como ocorrem para seus primos, os elétrons e os taus, contudo, em um experimento conhecido como Muon g-2, alguns dados se apresentaram de forma bastante estranha.
O Múon g-2 se caracteriza como um teste em que se acelera os múons a velocidades bastante altas no vácuo e na presença de campos magnéticos fortes. Nesse ponto devem ser consideradas duas coisas:

1) A velocidade dessas partículas não é igual a da luz, pois são partículas bastante massivas;
2) Mesmo o sistema sendo considerado evacuado, existe a presença de partículas virtuais no interior do acelerador. Essas partículas entram e saem instantaneamente do aparelho de aceleração, logo, interagem com os múons no trajeto.

Contudo, essa velocidade é rápida o suficiente para fazer com que o múon passe por campos magnéticos fortes e mantenha seu trajeto. Então, quando isso ocorre é analisado o momento de dipolo dessas partículas. Em outras palavras, em velocidade muito altas, os múons se comportam como um pequeno imã na presença de campos magnéticos.
O nome do experimento é bastante sugestivo, pois remete ao chamado fator “g”, que se relaciona com o fato dessas partículas girarem e, dessa forma, por possuírem carga, elas geram um campo magnético. Esse campo magnético é caracterizado como um dipolo. Especificamente para os léptons o valor de g é de quase 2. Sendo assim, o experimento de g-2 para os múons, quer determinar essa diferença no dipolo, que é uma anomalia, logo, essas partículas são aceleradas em campos eletromagnéticos fortes e controlados, para fazer a análise dos dipolos. Em outras palavras, os físicos forçam campos para alterar o giro dos múons.

Mas de onde surgiu a ideia de que existe algo de estranho com os múons?

Essa ideia aparece quando em um experimento num acelerador de partículas foram adicionados prótons a serem acelerados e se chocarem, liberando uma grande quantidade de novas partículas, muitas delas partículas fundamentais, como os elétrons e os múons. Porém, após o choque, algo inesperado ocorreu, a quantidade de múons produzidos foi menor que a quantidade de elétrons gerados. E isso não deveria acontecer, pois essas partículas deveriam surgir em proporções iguais e, após, alguns milionésimos de segundos, os múons decaírem a elétrons.
Ou seja, existia algo de estranho em relação aos múons.
O que essas informações indicam, tanto a discrepância na produção dos múons em relação aos elétrons e na anomalia do dipolo magnético dos múons no experimento de g-2? Indicam que provavelmente existe, ou uma partícula desconhecida que interagem com os múons, ou uma quinta força fundamental da natureza e que não conhecemos ainda.

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