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Bóson de Higgs: a fantasia vira realidade. Ou quase

Aqueles que procuram o bóson de Higgs podem, finalmente, ter encurralado a partícula que falta no Modelo Padrão da física

Bóson de Higgs: a fantasia vira realidade. Ou quase
O bóson de Higgs é uma teoria sonhada pelo físico Peter Higgs (Reprodução/Economist)

Bom, eles o encontraram. Possivelmente. Talvez.

Entender se físicos realmente descobriram o bóson de Higgs é quase tão difícil quanto rastrear a elusiva partícula subatômica em si. Leon Lederman, um dos principais pesquisadores no campo, certa vez apelidou o bóson de a partícula “maldita” (the “goddamn”  particle), porque ela tem se mostrado tão difícil de isolar. O nome foi mudado por um editor espertalhão para “partícula de Deus”, e assim nasceu a lenda. Outros jornalistas adoraram o bordão, perfeito para as manchetes. Físicos amaram a publicidade. CERN, o maior laboratório do mundo para a física de partículas subatômicas e o epicentro da caça ao Higgs usou a publicidade para ajudar a manter o fluxo de verbas de patrocínio.

E esta semana tudo pode ter valido a pena. Na última terça-feira, 13 de dezembro, dois dos pesquisadores na sede do CERN em Genebra anunciaram a um mundo sem fôlego de tanta excitação a descoberta de algo que se parece muito com o Higgs.

O bóson de Higgs, para aqueles que não têm prestado atenção nas minúcias da física de partículas ao longo dos últimos anos, é uma construção teórica sonhada em 1964 por um pesquisador britânico, Peter Higgs, e cinco outros cientistas menos famosos. É a última peça não observada do Modelo Padrão, a explicação mais convincente disponível até agora para a forma como o universo funciona em todos os seus aspectos, exceto a gravidade (que é tratada pela teoria da relatividade geral).

O Modelo Padrão inclui partículas conhecidas, como elétrons e fótons, e as mais esotéricas, como os bósons W e Z, que carregam algo chamado de força nuclear fraca. A maioria dos bósons são partículas mensageiras que ligam outras partículas, como os férmions, umas as outras. Os bósons fazem isso através do eletromagnetismo e de uma mistura de forças nucleares fracas e fortes. A funcionalidade do bóson de Higgs, no entanto, é diferente. Ele serve para dar massa às partículas que pesam alguma coisa. Sem ele, ou algo parecido com ele, algumas das partículas do Modelo Padrão que têm massa (particularmente os bósons W e Z) não teriam massa. Sem ele o Modelo Padrão não funcionaria.

Os físicos Fabiola Gianotti e Guido Tonelli — chefes de dois experimentos do CERN conhecidos como ATLAS e CMS – anunciaram que suas máquinas detectaram fenômenos que parecem vestígios do Higgs. São apenas os traços, ao invés de bósons reais, porque o Higgs nunca vai ser visto diretamente. O melhor que se pode esperar são indícios de pedaços de partículas de Higgs, que são o resultado de colisões frontais entre os prótons lançados em direções opostas em torno do acelerador gigante do CERN, o Large Hadron Collider (LHC). Objetos pesados, como bósons de Higgs, podem se romper de várias maneiras diferentes, mas cada uma dessas formas é previsível. Ambos os experimentos detectaram um número suficiente destes formatos previstos para despertar interesse, mas (ainda) não um número suficiente para constituir prova concreta de que eles viram partículas de Higgs ao invés de flutuações aleatórias.

O ponto crucial da descoberta — e a razão para tanta emoção — é que ambos os experimentos ATLAS e CMS (que estão localizados em diferentes partes do túnel acelerador em forma de anel do LHC) alcançaram os mesmos resultados. Ambos indicam que, se o que viram realmente são bósons de Higgs, então o bóson tem uma massa de cerca de 125 giga-elétron-volts (GeV) (nas unidades esotéricas que são usados ​​para medir o peso de partículas subatômicas.) A coincidência reforça a tese de que as partículas observadas são a coisa real, ao invés de flutuações identificadas ao acaso.

Os resultados também aumentam as esperanças dos físicos sobre experimentos futuros com o LHC. O Modelo Padrão, embora tenha resistido ao teste do tempo até agora, é tenuamente sustentado  por um grande número de pontos de interrogação matemáticos. A maioria destes iria embora, e uma visão muito mais elegante do mundo surgiria, se cada uma das partículas no Modelo Padrão tivessem uma ou mais partículas pesadas  acopladas. As massas desses parceiros desconhecidos, no entanto, estão relacionados à massa do Higgs. Quanto maior ele for,  maior serão as partículas acopladas. E se eles são grandes demais, o LHC não será capaz de encontrá-los. Felizmente para o futuro da física em geral, e do LHC em particular, um Higgs de 125GeV é leve o suficiente para algumas destas partículas serem encontradas pela máquina em Genebra.

Acorde, pequenina Susy

Este modelo de um mundo feito de partículas “parceiras” pesadas, que se sobrepõe à teoria familiar descrita no Modelo Padrão, é chamado de Superssimetria, e testá-lo era o verdadeiro propósito da construção do LHC. A busca pelo Higgs é uma busca pelo fechamento do velho mundo da física. Susy, como a teoria da Superssimetria é conhecida por aficionados, é a nova possibilidade. A grandeza particular desta Superssimetria que se propõe é que cada férmion conhecido teria uma parceria com um ou mais bósons hipotéticos, e cada bóson conhecido estaria acoplado a um ou mais férmions. Estas parcerias cancelariam os pontos de interrogação matemáticos e proporcionariam um resultado matematicamente mais puro. Por esta razão, Susy está no topo da lista do “que vem a seguir” na mente da maioria dos físicos.

O novo modelo também pode responder a uma pergunta que tem intrigado os físicos desde 1930. Isto é: por que as galáxias, que parecem girar rápido demais para que sua própria gravidade consiga mantê-las coesas, não voam para longe? A resposta de sempre é  “matéria escura”, algo que tem um campo gravitacional, mas que não interage muito com as três forças previstas no Modelo Padrão. Mas isso é simplesmente rotular o problema, e não explicar. Nenhuma partícula de bóson foi vista até agora, mas Susy prevê algumas, e como elas são das mais leves, devem (se existirem) estar dentro do alcance do LHC. Se, isto é, o que Gianotti e Tonelli viram são realmente bósons.

Pode não ser. Como Rolf-Dieter Heuer, chefe do CERN, uma vez brincou, os físicos sabem tudo sobre o Higgs, menos se ele existe. Tecnicamente, isso ainda é verdade. Apesar de terem analisado mais de 380 trilhões de colisões entre prótons, os pesquisadores do CERN ainda não viram sinais do Higgs em um experimento individual que atenda aos seus exigentes padrões de que a descoberta tenha apenas uma chance em 3,5 milhões de estar errada. O número real no momento está mais próximo de um em 2 mil. Mas isso não leva em conta a coincidência entre os resultados dos dois experimentos independentes. E mais dados estão sendo processados ​​o tempo todo, por isso não deve demorar muito para que o resultado seja confirmado ou desmentido.

Se os experimentos forem refutados, haverá, sem dúvida, após todo o alvoroço, um período de desgosto e frustração. E então a busca será retomada, pois há ainda lugares inexplorados onde as provas para validar a teoria de Higgs poderiam estar se escondendo. Após uma busca de 47 anos, os físicos não dariam a caça por encerrada tão facilmente.

Fontes:
Economist - Fantasy turned reality

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2 Opiniões

  1. Cesar Pinheiro disse:

    discordo, cordialmente, de que a bola da vez, uma vez comprovada a existencia da partícula primordial, seja a supersimetria em si…os neutrinos são superintrigantes, assim como o fenômeno dual da antimatéria, e o melhor de tudo, são reais.

  2. Luiz Mourão disse:

    E aí está toda a diferença entre Ciência e religião: enquanto esta se contenta em FALAR isso e aquilo, e não submete o que afirma às Leis do Universo, a Ciência não tem problemas em dizer que não sabe; mas sempre diz que vai continuar procurando!!
    Como estamos em 2011, e não em 1011, é óbvia, mais do que óbvia, a postura mental que se deve ter em relação ao mistério do Universo: ESTUDO, ESTUDO e MAIS ESTUDO; fé cega e iletrada jamais!!

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