Caros Leitores;
Uma ilustração de partícula subatômica.
(Imagem: © Shutterstock)
Nós todos conhecemos e
amamos o bóson de Higgs - que, para a tristeza dos físicos, foi
erroneamente rotulado na mídia como a "partícula de Deus" - uma
partícula subatômica primeiramente vista no Grande Colisor de Hádrons (LHC) em 2012.
Essa partícula é uma peça de um campo que permeia todo o espaço-tempo; Ele
interage com muitas partículas, como elétrons e quarks, fornecendo essas
partículas com massa, o que é muito legal.
Mas o Higgs que vimos
foi surpreendentemente leve. Segundo nossas melhores estimativas, deveria
ter sido muito mais pesado. Isso abre uma questão interessante: Claro,
vimos um bóson de Higgs, mas foi esse o único bóson de Higgs? Há mais
vagando por aí fazendo suas próprias coisas?
Apesar de ainda não
termos nenhuma evidência de um Higgs mais pesado, uma equipe de pesquisadores
baseada no LHC, o maior destruidor de átomos do mundo, está mergulhando nessa
questão enquanto falamos. E há rumores de que, à medida que os prótons são
esmagados no interior do colisor em forma de anel, Higgs e até mesmo partículas
de Higgs feitas de vários tipos de Higgs podem sair do
esconderijo. [ Além de Higgs: 5 partículas indescritíveis que podem espreitar no
Universo ]
Se o pesado Higgs
realmente existe, então precisamos reconfigurar nossa compreensão do Modelo Padrão da física de partículas com a nova
descoberta de que há muito mais para o Higgs do que o olho. E dentro
dessas complexas interações, pode haver uma pista para tudo, desde a massa da
partícula fantasmagórica de neutrinos até o destino final do Universo.
Tudo
sobre o bóson
Leve e pesado
Enorme Higgs
Leve e pesado
Enorme Higgs
Sem o bóson de Higgs, praticamente todo o
Modelo Padrão desaba. Mas para falar sobre o bóson de Higgs, primeiro
precisamos entender como o Modelo Padrão vê o universo.
Em nossa melhor concepção do mundo subatômico usando o Modelo
Padrão, o que pensamos como partículas não é realmente muito importante. Em
vez disso, existem campos. Esses campos permeiam e absorvem todo o espaço
e o tempo. Existe um campo para cada tipo de partícula. Então, há um
campo para elétrons, um campo para fótons e assim por diante. O que você
pensa como partículas são pequenas vibrações locais em seus campos particulares. E
quando as partículas interagem (por exemplo, saltando umas das outras), são
realmente as vibrações nos campos que estão fazendo uma dança muito complicada. [ Os
12 objetos mais estranhos do Universo ]
O bóson de Higgs tem um
tipo especial de campo. Como os outros campos, permeia todo o espaço e o
tempo, e também consegue conversar e brincar com os campos de todos os outros.
Mas o campo de Higgs tem dois trabalhos
muito importantes para fazer que não podem ser alcançados por nenhum outro
campo.
Seu primeiro trabalho é conversar com os bósons W e Z (via seus
respectivos campos), os portadores da força nuclear fraca. Ao falar com esses
outros bósons, o Higgs é capaz de dar-lhes massa e garantir que eles fiquem
separados dos fótons, os portadores da força eletromagnética. Sem a
interferência do bóson de Higgs, todas essas operadoras seriam mescladas e
essas duas forças se fundiriam juntas.
O outro trabalho do
bóson de Higgs é falar com outras partículas, como elétrons; através
dessas conversas, também lhes dá massa. Isso tudo funciona muito bem,
porque não temos outra maneira de explicar as massas dessas partículas.
Tudo isso foi trabalhado na década de 1960 através de uma série
de matemática complicada, mas
seguramente elegante, mas há apenas um
pequeno problema na teoria: não há uma maneira real de prever a massa exata do
bóson de Higgs. Em outras palavras, quando você procura a partícula (que é
a pequena vibração local do campo muito maior) em um colisor de partículas,
você não sabe exatamente o que e onde você vai encontrá-la. [ As
11 mais belas equações matemáticas ]
Em 2012, cientistas do LHC anunciaram a
descoberta do bóson de Higgs depois de descobrirem que algumas das partículas que
representam o campo de Higgs foram produzidas quando os prótons foram esmagados
um no outro a velocidades próximas à da luz. Essas partículas tinham uma
massa de 125 gigaelétron-volts (GeV), ou o equivalente a 125 prótons - então é
meio pesado, mas não incrivelmente grande.
À primeira vista, tudo
parece bom. Os físicos não tinham uma previsão firme para a massa do bóson
de Higgs, então poderia ser o que quisesse ser; Acontece que encontramos a
massa dentro da faixa de energia do LHC. Quebre o borbulhante e vamos
começar a celebrar.
Exceto que existem algumas meias-previsões
hesitantes sobre a massa do bóson de Higgs com base na maneira como ele
interage com outra partícula, o quark superior. Esses cálculos prevêem um
número muito superior a 125 GeV. Pode ser que essas previsões estejam
erradas, mas então temos que voltar às contas e descobrir onde as coisas estão
indo mal. Ou o descompasso entre previsões amplas e a realidade do que foi
encontrado dentro do LHC poderia significar que há mais na história do bóson de
Higgs.
Há muito bem que poderia haver uma infinidade de bósons de Higgs
que são muito pesados para nós vermos com nossa atual geração de colisores de
partículas. (A coisa massa-energia remonta à famosa equação
E = mc ^ 2 de Einstein , que mostra que energia é massa e massa é
energia. Quanto maior a massa de uma partícula, mais energia ela tem e mais
energia é necessária para criar aquela massa pesada coisa.)
De fato, algumas teorias
especulativas que impulsionam nosso conhecimento da física além do Modelo
Padrão prevêem a existência desses bósons pesados de Higgs. A natureza
exata desses caracteres adicionais de Higgs depende da teoria, é claro, que vai
de apenas um ou dois campos de Higgs extra-pesados até estruturas compostas
feitas de vários tipos diferentes de bósons de Higgs juntos.
Teóricos estão trabalhando duro tentando encontrar qualquer
maneira possível de testar essas teorias, uma vez que a maioria delas é
simplesmente inacessível aos experimentos atuais. Em um artigo recente
submetido ao Journal of High Energy Physics, e publicado online no arXiv, uma equipe de físicos avançou uma
proposta para procurar a existência de mais bósons de Higgs, com base na
maneira peculiar pela qual as partículas poderiam se decompor. partículas mais
leves e mais facilmente reconhecíveis, como elétrons, neutrinos e fótons. No
entanto, esses decaimentos são extremamente raros, de modo que, embora
possamos, em princípio, encontrá-los com o LHC, serão necessários muito mais
anos para coletar dados suficientes.
Quando se trata do pesado Higgs, vamos ter
que ser pacientes.
Originalmente
publicado na Live Science.
Fonte: Space.com / Por / 08-06-2019
Obrigado pela sua
visita e volte sempre!
Hélio
R.M. Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de
conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).
Membro
da Society for Science and the Public (SSP) e assinante de conteúdos científicos
da NASA (National Aeronautics and Space Administration) e ESA (European Space
Agency).
Participa do projeto S`Cool Ground Observation
(Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant
Energy System) administrado pela NASA. A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica
Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do
projeto The Globe Program / NASA Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação
Worldwide, que também tem o objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este
projeto é patrocinado pela NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado
pela National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e U.S Department of
State.
e-mail:
heliocabral@coseno.com.br
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