Experimento ALICE do CERN Esclarece Formação de Núcleos Atômicos Leves em Colisões de Partículas

Cientistas da colaboração ALICE, no Grande Colisor de Hádrons (LHC) do CERN, anunciaram uma resolução para o mecanismo de formação de núcleos atômicos leves, como os dêuterons e seus antipartículas. A descoberta, liderada por pesquisadores da Universidade Técnica de Munique (TUM), explica como essas estruturas sobreviveram às temperaturas extremas geradas durante colisões de partículas de alta energia. Os achados foram publicados na revista Nature em dezembro de 2025, encerrando uma questão persistente na física de partículas.

A investigação demonstra que os prótons e nêutrons necessários para a formação dos (anti)dêuterons não estão presentes no instante inicial da colisão, que recria condições semelhantes às do universo primordial. Em vez disso, essas partículas constituintes emergem da desintegração de estados de partículas de vida curta e alta energia, notavelmente ressonâncias como a ressonância $\Delta(1232)$. Posteriormente, essas partículas recém-formadas agregam-se por meio de fusão nuclear na fase final, à medida que o sistema da colisão esfria gradualmente.

As medições precisas efetuadas pelo detector ALICE indicam que aproximadamente 90 por cento dos (anti)dêuterons observados são gerados através desta via de decaimento de ressonância. A Professora Laura Fabbietti, da TUM, destacou que as evidências experimentais confirmam que a nucleossíntese leve ocorre em condições que são "um pouco mais frias e calmas", e não durante a fase inicial de calor intenso da colisão. Este trabalho avança a compreensão da "interação forte", a força fundamental responsável pela coesão dos núcleos atômicos.

O Dr. Maximilian Mahlein ressaltou que a descoberta possui ramificações para a astrofísica, especialmente na interpretação de dados de raios cósmicos. Modelos aprimorados, fundamentados nestes achados, podem oferecer novas pistas sobre a natureza da matéria escura. O contexto científico é reforçado por reconhecimentos recentes: em abril de 2025, as Professoras Laura Fabbietti e Lukas Heinrich foram agraciados com o Prêmio Breakthrough em Física Fundamental de 2025 pelo seu trabalho colaborativo no LHC, e o Cluster de Excelência ORIGINS, no qual ambos estão envolvidos, teve sua segunda fase de financiamento aprovada em maio de 2025.

O CERN, onde o LHC está sediado, recria as condições dos estágios iniciais do universo através de colisões de prótons e íons de chumbo. O detector ALICE, um dos quatro grandes detectores do LHC, foi projetado para rastrear as partículas resultantes desses eventos violentos. Em abril de 2022, a colaboração reunia quase 2.000 cientistas de 174 institutos em 40 países, operando um detector colossal de cerca de 10.000 toneladas a 56 metros de profundidade. A precisão na medição da interação forte entre hádrons, demonstrada por este estudo, complementa os esforços de outras colaborações como ATLAS e CMS.