quarta-feira, 4 de julho de 2012

Partícula de Deus / Bóson de Higgs

Modelo esperado da produção de bósons de Higgs
na colisão de dois protons
 

Físicos do Laboratório Nacional Acelerador Fermi, vinculado ao Departamento de Energia dos EUA, anunciaram ter encontrado a mais forte evidência até agora da existência de um corpo subatômico conhecido como «Partícula de Deus» ou «Bóson de Higgs». A evidência surgiu com subprodutos da colisão de partículas no acelerador chamado de Tevatron. A pista, porém, ainda precisa de provas que a comprovem.

Uma vez que os mesmos subprodutos da colisão que indicam a existência da partícula também podem vir de outras partículas subatômicas, os físicos só poderão excluir outras explicações se tiverem confiança de 550 para 1, ou seja, de que há menos de 0,2% de probabilidades de que os escombros da colisão não são do bóson de Higgs. Por convenção internacional, as probabilidades precisam de ser mais próximas a 0,14%.

Na quarta-feira, físicos do CERN, o laboratório acelerador de partículas localizado na fronteira entre a Suíça e França, devem anunciar os seus próprios achados sobre a pesquisa da partícula.

O que é o Bóson de Higgs?

Segundo teorias da Física, Higgs é uma partícula subatômica considerada uma das matérias-primas básicas da criação do universo. Diferente dos átomos, feitos de massa, as partículas de Higgs não teriam nenhum elemento na sua composição. São importantes porque apoiam uma das mais aceitas teorias acerca do Universo - a do Modelo Padrão, que explica como outras partículas obtiveram massa.

Segundo essa tese, o universo foi aquecido após o Big Bang, quando uma força invisível, conhecida como Campo de Higgs, formou-se junto de partículas associadas, os bósons de Higgs, transferindo massa para outras partículas fundamentais.

A «caça» ao Higgs é uma das razões que levaram à construção do imenso acelerador de partículas Grande Colisor de Hádrons (LHC, na sigla em inglês), do Cern (Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear), na Suíça. A primeira vez que se falou da partícula foi em 1964, quando seis físicos, incluindo o escocês Peter Higgs, apresentou uma explicação teórica à propriedade da massa. O Modelo Padrão é um manual de instruções para saber como funciona o cosmos, que explica como as diferentes partículas e forças interagem. Mas a teoria deixou sempre uma lacuna - ao contrário de outras partículas fundamentais, o Higgs nunca foi observado através de experiências.

A Organização Europeia para Pesquisa Nuclear (CERN) anunciou esta quarta-feira que descobriu uma partícula nova que pode ser o bosão de Higgs, conhecido como «partícula de Deus», porque confere ordem e massa ao universo.

«Este é um resultado preliminar, mas pensamos que é muito forte e muito sólido. É realmente uma nova partícula», disse no CERN em Genebra Joe Incandela, porta-voz da CMS, uma das duas equipas que conduziram a investigação no laboratório europeu, notando que a nova partícula tem características de massa e comportamento previstas para o Bosão de Higgs.

Fabiola Gianotti, representante da equipa ATLAS, reforçou, ao dizer que foram observados «sinais claros de uma nova partícula, ao nível de 5 sigma», precisamente o valor que os cientistas definiram como fiável para formalizar o anúncio de uma descoberta. Agora segue-se um período de testes antes da confirmação definitiva.

O anúncio no CERN foi transmitido em direto via internet e seguido por todo o mundo. A revelação da descoberta foi saudada com um estrondoso aplauso e houve quem visse uma lágrima no rosto de Peter Higgs, o físico que postulou há quase 50 anos a existência do bosão. «Para mim é realmente incrível que tenha acontecido enquanto eu sou vivo», disse Higgs, hoje com 83 anos, saudando uma «tremenda descoberta».

Quando os jornalistas pediram ao diretor do CERN, Rolf Heuer, para explicar em linguagem corrente se tinham ou não descoberto o bosão de Higgs, ele respondeu assim: «Em linguagem corrente posso dizer que o apanhamos. Mas como cientista digo «O que temos?» Temos um bosão. Agora temos de descobrir que tipo de bosão é.»

O princípio do bosão de Higgs é que essa partícula subatômica seria o elemento que faltava na teoria da interação de forças no universo, para explicar como os elementos e a matéria ganham massa. O que seria o passo para explicar muito do que ainda não se sabe sobre o universo.

Fonte:
Internet



Cientistas do Cern (Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear) anunciaram nesta quarta-feira terem descoberto uma nova partícula subatômica que pode ser o tão procurado Bóson de Higgs, conhecido como a "partícula de Deus" e considerado crucial para entender a formação do Universo.

"Confirmo que uma partícula foi descoberta e é consistente com a teoria do Bóson de Higgs", declarou John Womersley, executivo-chefe do Conselho de Ciência e Tecnologia em Londres, que está trabalhando com o Cern.


O resultado foi considerado preliminar, mas um indicativo "forte e sólido" da partícula. Ainda assim, são necessárias mais pesquisas para comprovar que o que eles viram é de fato a partícula de Higgs.


Os cientistas alegam ter encontrado uma "curva" nos dados sobre as variações de massa das partículas geradas no imenso acelerador de partículas Grande Colisor de Hádrons. Essa "curva" corresponde a uma partícula que pesa 125,3 gigaelectronvolts (Gev) - cerca de 133 vezes mais pesada do que o próton existente no âmago de cada átomo.


O que não se sabe é se a partícula descoberta é realmente o Bóson de Higgs, uma variante ou uma partícula subatômica completamente nova, que leve a reformulações das teorias sobre a formação da matéria.


"É de fato uma nova partícula. Sabemos que deve ser um bóson, e o bóson mais pesado já conhecido", disse o porta-voz dos experimentos, Joe Incandela. "As implicações são significativas, e é justamente por isso que precisamos ser diligentes em nossos estudos e checagens."


Entenda o que são as pesquisas e sua importância:


O que é o Bóson de Higgs?


Segundo teorias da Física que aguardam comprovação definitiva, Higgs é uma partícula subatômica considerada uma das matérias-primas básicas da criação do Universo.


Existe uma teoria quase completa sobre o funcionamento do Universo, com todas as partículas que formam os átomos e moléculas e toda a matéria que vemos, além de partículas mais exóticas. Esse é o chamado Modelo Padrão.


Mas há um "buraco" na teoria: ela não explica como todas essas partículas obtiveram massa. A partícula de Higgs, cuja teoria foi proposta inicialmente em 1964, é uma explicação para tentar preencher esse vácuo.


Segundo o Modelo Padrão, o Universo foi resfriado após o Big Bang, quando uma força invisível, conhecida como Campo de Higgs, formou-se junto de partículas associadas, os Bósons de Higgs, transferindo massa para outras partículas fundamentais.


Por que a massa é importante?


A massa é simplesmente uma medida de quanto qualquer objeto - uma partícula, uma molécula, um animal - contém em si mesmo. Se não fosse pela massa, todas as partículas fundamentais que compõem os átomos e os animais viajariam pelo cosmos na velocidade da luz, e o Universo como o conhecemos não seria agrupado em matéria.


A teoria em questão propõe que Campo de Higgs, permeando o Universo, permite que as partículas obtenham massa. Esse processo pode ser ilustrado com a resistência que um corpo encontra quando tenta nadar em uma piscina. O Campo de Higgs permeia o Universo como a água enche uma piscina.


Como se sabe que o Higgs existe?


A caça ao Higgs é uma das razões que levaram à construção do imenso acelerador de partículas Grande Colisor de Hádrons (LHC, na sigla em inglês), do Cern (Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear), na Suíça. A primeira vez que se falou da partícula foi em 1964, quando seis físicos, incluindo o escocês Peter Higgs, apresentaram uma explicação teórica à propriedade da massa.


O Modelo Padrão é um manual de instruções para saber como funciona o cosmos, que explica como as diferentes partículas e forças interagem. Mas a teoria sempre deixou uma lacuna - ao contrário de outras partículas fundamentais, o Higgs nunca foi observado por experimentos.


Agora, os pesquisadores do Cern dizem que descobriram uma partícula que pode ser o Bosón de Higgs, mas destacam que mais pesquisas são necessárias para confirmar a descoberta.


Como os cientistas buscam o Bóson de Higgs?


Ironicamente, o Modelo Padrão não prevê a existência de uma massa exata para o Higgs. Aceleradores de partículas como o LHC são utilizados para pesquisar a partícula em um intervalo de massas onde ela possa estar.


O LHC esmaga dois feixes de prótons próximos à velocidade da luz, gerando uma série de outras partículas. É possível que o Higgs nunca seja observado diretamente, mas os cientistas esperam que ele exista momentaneamente nessa "sopa" de partículas. Se ele se comportar como os pesquisadores esperam que ele se comporte, pode se decompor em novas partículas, deixando um rastro de provas de sua existência.


Quais evidências os cientistas podem encontrar?


O Bóson de Higgs é instável. Caso seja produzido a partir das bilhões de colisões no LHC, o bóson rapidamente se transformará em partículas de massa menor e mais estáveis. Serão essas partículas os indícios que os físicos poderão usar para comprovar a existência do bóson, que aparecerão como ligeiras variações - como a anunciada nesta quarta - em gráficos usados pelos cientistas. Portanto, a confirmação se dará a partir de uma certeza estatística.


E se o Bóson de Higgs não for encontrado?


Caso se comprove que o Bóson de Higgs não existe, a teoria do Modelo Padrão teria de ser reescrita. Isso poderia abrir caminho para novas linhas de pesquisa, que podem se tornar revolucionárias na compreensão do Universo, da mesma forma que uma lacuna nas teorias da Física acabou levando ao desenvolvimento das teses da mecânica quântica, há um século

Bóson de Higgs

BósonPB ou BosãoPE de Higgs é uma partícula elementar prevista pelo Modelo Padrão de partículas, teoricamente surgida logo após ao Big Bang de escala maciça hipotética predita para validar o modelo padrão atual de partícula. É a única partícula do modelo padrão que ainda não foi observada, mas representa a chave para explicar a origem da massa das outras partículas elementares. Todas as partículas conhecidas e previstas são divididas em duas classes: férmions (partículas com spin da metade de um número ímpar) e bósons (partículas com spin inteiro).

As massas da partícula elementar e as diferenças entre o eletromagnetismo (causado pelo fóton) e a força fraca (causada pelos bósons de W e de Z), são críticas em muitos aspectos da estrutura da matéria microscópica e macroscópica; assim se existir, o bóson de Higgs terá um efeito enorme na compreensão do mundo em torno de nós.

O bóson de Higgs foi predito primeiramente em 1964 pelo físico britânico Peter Higgs, trabalhando as ideias de Philip Anderson. Entretanto, desde então não houve condições tecnológicas de buscar a possível existência do bóson até o funcionamento do Grande Colisor de Hádrons (LHC) meados de 2008. A faixa energética de procura do bóson vem se estreitando desde então e, em dezembro de 2011, limites energéticos se encontram entre as faixas de 116-130 GeV, segundo a equipe ATLAS, e entre 115 e 127 GeV de acordo com o CMS.

A partícula chamada Bóson de Higgs é de fato o quantum (partícula) de um dos componentes de um campo de Higgs. No espaço vazio, o campo de Higgs adquire um valor diferente de zero, que permeia a cada lugar no universo todo o tempo. Este valor da expectativa do vácuo (VEV) do campo de Higgs é constante e igual a 246 GeV. A existência deste VEV diferente de zero tem um papel fundamental: dá a massa a cada partícula elementar, incluindo o próprio bóson de Higgs. No detalhe, a aquisição de um VEV diferente de zero quebra espontaneamente a simetria de calibre da força eletrofraca, um fenômeno conhecido como o mecanismo de Higgs. Este é o único mecanismo conhecido capaz de dar a massa aos bóson de calibre (particulas transportadoras de força) que é também compatível com teorias do calibre.

No modelo padrão, o campo de Higgs consiste em dois campos carregados neutros e duas componentes, um do ponto zero e os campos componentes carregados são os bósons de Goldstone. Transformam os componentes longitudinais do terceiro-polarizador dos bósons maciços de W e de Z. O quantum do componente neutro restante corresponde ao bóson maciço de Higgs. Como o campo de Higgs é um campo escalar, o bóson de Higgs tem a rotação zero. Isto significa que esta partícula não tem nenhum momentum angular intrínseco e que uma coleção de bósons de Higgs satisfaz as estatísticas de Bose-Einstein.

O modelo padrão não prediz o valor da massa do bóson de Higgs. Discutiu-se que se a massa do bóson de Higgs se encontrasse entre aproximadamente 130 e 190 GeV, então o modelo padrão pode ser válido em escalas da energia toda a forma até a escala de Planck (TeV 1016). Muitos modelos de super-simetria predizem que o bóson de Higgs terá uma massa somente ligeiramente acima dos limites experimentais atuais e ao redor 120 GeV ou menos. Podemos dizer que é uma partícula de um próton que os cientistas ainda não conseguiram observar.

Medidas experimentais

A massa do bóson de Higgs não foi medida experimentalmente. Dentro do modelo padrão, a não observação de sinais desobstruídos em aceleradores de partícula conduz a um limite mais baixo experimental para a massa do bóson de Higgs de 114.4 GeV no nível da confiança de 95%. Não o bastante, um pequeno número de eventos foi gravado pela experiência do LEP no CERN que poderia ser como resultado de bósons interpretados de Higgs, mas a evidência é inconclusiva. Espera-se entre os físicos que o Grande Colisor de Hádrons, construído no CERN, confirme ou negue a existência do bóson de Higgs. As medidas de precisão observáveis da força eletrofraca indicam que a massa modelo padrão do bóson de Higgs tem um limite superior de 175 GeV no nível da confiança de 95% até a data de março de 2006 (que usam uma medida acima da massa superior do quark).

Fonte:
Wikipédia
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