Bóson de Higgs - Para meninos de 12 anos
A recente descoberta do bóson de Higgs deverá revolucionar toda a física nuclear. Neste artigo tentamos explicar em linguagem bem fácil o que é essa partícula, também conhecida como “partícula de Deus”. Os dois vídeos ao final facilitam a compreensão
O mundo da ciência tremeu em suas bases quando na quarta-feira, 4 de julho, porta-vozes do Cern - Centro Europeu de Pesquisa Nuclear, em Genebra, Suíça, o maior e mais importante acelerador de partículas do mundo - apresentaram os resultados preliminares das suas pesquisas sobre o bóson de Higgs. No encontro, que reuniu a imprensa especializada e alguns dos maiores especialistas do mundo em física das partículas, o diretor-geral do Cern, Rolf Heuer, qualificou de “avanço histórico” a descoberta de uma nova partícula que corresponde quase inteiramente às características que, acredita-se, pertencem ao bóson de Higgs. Essa partícula, até então existente apenas na teoria, é a chave para se entender os processos de formação do Universo. Não à toa é chamada de “partícula de Deus”.
O físico britânico Peter Higgs
A descoberta representa um avanço fenomenal “em nossa compreensão da natureza”, declarou Heuer. “A descoberta de uma partícula consistente com o bóson de Higgs abre caminho para estudos mais detalhados, mas requer maiores estatísticas para esquadrinhar as suas propriedades. Além disso, é provável que ela jogue uma luz também sobre outros mistérios do universo", comentou.
Os resultados agora obtidos permitem afirmar ser praticamente um fato que a partícula anunciada corresponde à descrita por Peter Higgs na década de 1960, sobre a qual repousa o modelo padrão da física de partículas. “Temos de nos sentir orgulhosos e felizes”, comentou Heuer, para em seguida destacar que “isso é um início” e que “há muito trabalho pela frente” para os integrantes dos experimentos CMS e Atlas (dois projetos de investigação do Cern que levaram às atuais descobertas) durante os próximos meses.
Emocionado, Peter Higgs fala a seus colegas durante encontro no Cern, a 4 de julho
A importância da descoberta é tal que os responsáveis do Cern decidiram na última terça-feira prolongar o funcionamento do Grande Colisor de Hádrons (LHC) durante mais três meses para recolher uma maior quantidade de dados e poder analisar as propriedades da nova partícula com mais detalhe e precisão. O LHC deveria ser desligado no terceiro trimestre deste ano, mas agora seguirá pelo menos até o final de 2012 para tentar confirmar com toda certeza a descoberta do bóson de Higgs. Essa partícula permite resolver diversas incertezas científicas sobre a formação do universo e aumenta a compreensão sobre a formação da massa.
O bóson de Higgs
Em 1964, o físico escocês Peter Higgs previu em artigo publicado na revista científica Physical Review Letters que é uma partícula o que dá massa à matéria. Chamada de bóson de Higgs, em homenagem ao britânico, ela seria a última peça no quebra-cabeça do Modelo Padrão, a teoria que descreve as partículas elementares.
Técnicos trabalham no disparador de partículas, o "coração" do Cern
Segundo o Modelo Padrão, os bósons são as partículas que interagem com outras e criam as forças fundamentais - forte e fraca, que atuam no núcleo atômico, e eletromagnética (há ainda a gravidade, para a qual alguns teóricos defendem existir o gráviton, ainda não comprovado). Higgs afirmou que a massa não seria das próprias partículas, mas resultado da ação de um bóson que reage mais com umas do que com outras.
Como isso ocorre? Os físicos explicam que as partículas colidem com o bóson de Higgs e ficam mais lentas, o que lhes dá massa - e isso as difere das partículas de pura energia, como o fóton. Algumas colidem mais, outras menos, e isso explica a diferença na massa.
O Cern qualificou como histórica a descoberta de uma nova partícula considerada consistente com o bóson di Higgs
Tendo como primeiro objetivo achar o bóson de Higgs, o Centro Europeu de Pesquisa Nuclear (Cern, na sigla em francês) construiu o LHC, um dos experimentos científicos mais caros da história.
O bóson de Higgs é o “rei” das partículas elementares - no sentido que é a partícula cuja existência consente a todas as outras partículas fundamentais (do próton ao elétron, aos outros bósons) possuir uma massa. Em outras palavras, sem o bóson de HIggs a matéria seria muito diversa de como a conhecemos, e talvez nem sequer existisse.
"E no princípio, Deus criou o Céu e a Terra". A Criação, afresco de Michelangelo
O bóson de Higgs, em suma, forneceria a explicação de um dos maiores mistérios da física, ou seja: por que quase todas as partículas possuem uma massa? E por que algumas, como o fóton, a “partícula” da luz, possuem massa igual a zero?
As respostas a todas essas perguntas surgem do assim chamado “Modelo Standard”, desenvolvido pelos físicos teóricos para explicar o mundo do infinitamente pequeno em modo coerente e completo.
Campos e bósons
Segundo tal modelo, associado ao bóson de Higgs existe o campo de Higgs, um campo de força que permeia todo o universo, do qual o bóson é o “portador” da força. Quase nenhuma partícula pode atravessar o campo de Higgs sem sofrer alguma consequência: o trânsito de uma partícula é, com efeito, “perturbado”, como se ela passasse através de uma rede estendida. Seria exatamente essa perturbação (que os físicos chamam de “interação”) a gerar a massa das partículas. Uma exceção à regra é, como dissemos, o fóton, que parece não interagir com o campo de Higgs.
A descoberta do CERN
As características da nova partícula descoberta no Cern de Genebra, e anunciada há poucos dias, correspondem bastante bem àquelas previstas por via teórica para o bóson de Higgs. Sua massa, em particular, é equivalente a cerca 126 GeV (ou seja, cerca 134 vezes a massa do próton). Mas os físicos das partículas trabalham com objetos realmente imperceptíveis, elusivos, que deixam traços extremamente débeis da sua passagem, e cuja presença com frequência é identificada de modo indireto. Por isso, por exatidão científica, pode-se dizer que a descoberta do bóson de Higgs é segura cerca de 99,99994%. Não é uma certeza absoluta, mas está muito, muito próxima disso. E, mesmo no caso de que o bóson encontrado não fosse exatamente o de Higgs, mas sim um seu “gêmeo” muito similar, seria de qualquer forma uma descoberta memorável que abriria o caminho a novos e entusiasmantes filões de pesquisa.
Os experimentos encontraram vestígios da presença desse bóson na região de massa de 125,3 GeV, com uma significância estatística de 5 sigma, ou seja, com uma probabilidade muito alta de que se trate realmente da observação de uma partícula e não de um “ruído de fundo”.
Sabemos que essa partícula deve ser um bóson, o mais pesado bóson até agora encontrado. Mas será mesmo o bóson de HIggs ou alguma coisa de muito similar a ele? Os pesquisadores do Cern, como convém no caso de descobertas de tamanha magnitude, são muito prudentes e afirmam ainda não saber. De qualquer forma, se novas investigações demonstrarem que a partícula recém descoberta não é exatamente o bóson de Higgs, isso em quase nada diminuirá a sua importância, já que o feito abrirá caminho para a descoberta de uma nova família de partículas similares ou de fenômenos completamente diversos de tudo que se conhece até agora nessa área da ciência.
Vídeo 1:
Vídeo 2:
Vídeo com parte de um documentário da BBC falando sobre a descoberta do bóson de Higgs.