O experimento ALICE do Large Hadron Collider, o LHC, conseguiu pela primeira vez medir um fenômeno conhecido como "deadcone", algo como cone da morte, que está permitindo que os físicos possam medir diretamente a massa de um partícula fundamental conhecida como "charm quark".
Muitas partículas que formam o universo visível ao nosso redor são na verdade compostas de partículas fundamentais muito menores, conhecidas como quarks. Os prótons e os nêutrons, por exemplo, possuem 3 quarks cada. Existem seis diferentes, digamos sabores de quarks, o up, o down, o top, o bottom, o strange e o charm, cada um deles com diferentes massas, spins, e outras propriedades quânticas. Diferentes combinações de quarks também formam diferentes partículas. Os quarks se mantêm unidos nessas partículas compostas pela chamada força forte, que é transmitida através de partículas sem massa conhecidas como gluons. Coletivamente, os quarks e os gluons são conhecidos como partons.
No Large Hadron Collider, o LHC do CERN, que fica perto de Genebra, na Suíça, os prótons são acelerados por intensos campos magnéticos através de um túnel com cerca de 27 quilômetros com energias que chegam a 6.8 TeV, antes de se colidirem com outras partículas. As colisões produzem uma verdadeira cascata de partículas, que emitem ou decaem em mais partículas, e assim se segue nessa cascata, é o estudo dessa cascata de partículas gerada pela colisão que nos dá uma ideia sobre a física fundamental das partículas.
Em particular, os quarks e os gluons, são produzidos e emitidos em uma cascata chamada de chuveiro de parton, onde os quarks emitem gluons e os gluons por sua vez podem emitir outros gluons de menor energia.
Os cientistas trabalhando no ALICE (A Large Ion Collider Experiment), trabalharam por 3 anos em colisões entre prótons para encontrar evidências do chamado cone da morte. De acordo com a teoria da cromodinâmica quântica, ou QCD, que descreve como a força forte funciona, o cone da morte é uma região onde os partons de uma certa massa e energia não emitem gluons.
É muito desafiador observar um cone da morte diretamente. Parte dessa dificuldade está no fato de que o cone da morte pode ser preenchido com outras partículas subatômicas criadas durante as colisões entre prótons, enquanto se rastreia o movimento de um parton através do chuveiro, já que ele muda constantemente de direção, o que é bem complicado de ser feito.
Para resolver esse problema, os cientistas que trabalham no ALICE, desenvolveram uma técnica onde eles são capazes de rebobinar a gravação do chuveiro de partons, permitindo que eles possam trabalhar onde e quando os produtos do chuveiro de partons são emitidos. Em particular, eles procuram por chuveiros que envolvem um quark do tipo charm. À medida que eles então conseguem desconstruir esses chuveiros, os cientistas encontram uma região no padrão da radiação de um gluon emitido durante os chuveiros de partons onde as emissões de gluons são interrompidas, aí está então o tão esperado cone da morte.
Esse resultado é muito importante não somente pois ele verifica uma previsão feita pela teoria QCD, mas também porque fornece agora uma oportunidade para se medir diretamente a massa de um quark do tipo charm, que na teoria e através de medidas indiretas o colocam em 1275 +- 25 MeV/cˆ2. De acordo com a teoria QCD, o cone da morte está diretamente relacionado com a massa do parton, e partículas sem massa não podem produzir um cone da morte.
As massas dos quarks são quantidade fundamentais na física de partículas, mas elas não podem ser acessadas e medidas diretamente em experimentos pois, com exceção do quark do tipo top, os quarks estão confinados dentro de partículas compostas. Assim sendo, a descoberta do cone da morte pode pavimentar o caminho para uma nova era na física dos quarks.