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Primeira produção direta do bóson W no experimento UA1 no final de 1982. (Imagem: CERN)
Quarenta anos atrás, físicos do CERN anunciaram ao mundo que haviam descoberto o portador eletricamente carregado da força fraca, uma das quatro forças fundamentais da natureza.
Exatamente quatro décadas atrás, em 25 de janeiro de 1983, os físicos do CERN anunciaram ao mundo que haviam observado uma nova partícula elementar – o bóson W. Junto com sua contraparte eletricamente neutra, o bóson Z , que foi descoberto mais tarde no mesmo ano, o bóson W eletricamente carregado medeia a força fraca, uma das quatro forças fundamentais da natureza.
Por meio dessa força, o bóson W possibilita a reação de fusão nuclear que alimenta o Sol, sem a qual a vida como a conhecemos não seria possível. O bóson W também é responsável por uma forma de radioatividade, chamada de decaimento beta radioativo, amplamente utilizada na medicina.
A descoberta do bóson W foi o resultado de uma ideia proposta em 1976 por Carlo Rubbia, Peter McIntyre e David Cline. O trio de físicos sugeriu converter o maior acelerador do CERN na época, o Super Proton Synchrotron (SPS), de um acelerador de prótons em uma máquina para colidir prótons e antiprótons (os equivalentes de antimatéria dos prótons ) a uma energia alta o suficiente para produzir W e bósons Z. Juntamente com a engenhosa técnica de “ resfriamento estocástico ” de Simon van der Meer, que permitiu reduzir o tamanho e aumentar a densidade de um próton e, posteriormente, um feixe de antiprótons, essa ideia ousada permitiu que o UA1 e o UA2 experimentos que foram construídos em torno do SPS convertido para começar a caçar os bósons W e Z em 1981.
Dois anos depois, em um seminário em 20 de janeiro de 1983 realizado no Auditório Principal do CERN, Rubbia, porta-voz da colaboração UA1, revelou seis eventos de colisão candidatos para o bóson W. Na tarde seguinte, Luigi Di Lella da colaboração UA2 apresentou quatro eventos W candidatos e, em 25 de janeiro de 1983, o CERN deu a notícia da descoberta da nova partícula ao mundo.
E se isso não bastasse para comemorar e coroar o sucesso do SPS convertido, a descoberta do bóson W foi seguida alguns meses depois pela do bóson Z , cuja evidência indireta havia sido obtida uma década antes na câmara de bolhas Gargamelle do CERN. .
As observações dos bósons W e Z confirmaram ainda mais a teoria da interação eletrofraca que unifica as forças eletromagnética e fraca e exige a existência do bóson de Higgs , que foi encontrado no Grande Colisor de Hádrons (LHC) em 2012. Desenvolvido na década de 1960 por Sheldon Glashow, Abdus Salam e Steven Weinberg e consolidada na década de 1970 por Gerard 't Hooft e Martinus Veltman , essa teoria é agora a pedra angular do Modelo Padrão da física de partículas.
As descobertas de W e Z foram reconhecidas com o Prêmio Nobel de Física de 1984 para Rubbia e Van der Meer, e ajudaram a garantir a decisão de construir o próximo grande acelerador do CERN, o Large Electron-Positron Collider (LEP), que passou a estudar o W e bósons Z em detalhe.
Quarenta anos depois, e depois de muitas investigações no LEP e outros colisores, incluindo o LHC, os bósons W e Z continuam a mostrar suas listras e fornecem aos físicos novas maneiras de explorar as propriedades e o comportamento da matéria nas menores escalas.
Para dar alguns exemplos, em 2021 a colaboração ATLAS relatou a observação da rara produção simultânea de três bósons W, e o CMS obteve uma medição de alta precisão da transformação de bósons Z em partículas invisíveis. E em 2022, com base nos dados coletados pelo antigo acelerador Tevatron , a colaboração do CDF anunciou a medição mais precisa da massa do bóson W. No entanto, o valor da massa do bóson CDF W está em tensão com resultados anteriores , incluindo o primeiro no LHC pelo ATLAS e LHCb, exigindo novas medições com maior precisão.
A pesquisa sobre essas e outras facetas dos bósons W e Z continuará no LHC e em sua atualização planejada, o High-Luminosity LHC .
Para saber mias, acesse o link abaixo>
Fonte: CERN / By Ana Lopes / Publicado 25-01-2023
https://home.cern/news/news/physics/w-boson-turns-40
Web Science Academy; Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas” e "Conhecendo a Energia produzida no Sol".
Acompanha e divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.
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.
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