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Descoberta do bóson de Higgs tem aniversário marcado por críticas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 04/07/2022

Descoberta do bóson de Higgs tem aniversário marcado por críticas
O LHC acabou de receber uma atualização, para atingir energias mais altas nas colisões.
[Imagem: CERN]

Constrangimento

Hoje, exatamente dez anos depois do anúncio da descoberta do bóson de Higgs, as colaborações internacionais ATLAS e CMS, os maiores detectores do LHC, divulgaram os resultados mais abrangentes sobre as propriedades dessa partícula única.

Os dois estudos independentes mostram que as propriedades da partícula, conhecida entre os físicos como "partícula de Deus", são consistentes com as do bóson de Higgs previstas pelo Modelo Padrão da física de partículas.

A comemoração desse aniversário, contudo, está assumindo a aparência de uma reação ante um número crescente de críticas ao próprio experimento multibilionário - justamente por suas "não descobertas", como a supersimetria e as partículas de gravidade.

Há dois anos, quando se completou uma década do início das operações do LHC, o movimento já se fazia sentir. Além dos muitos artigos, um evento promovido pela revista britânica New Scientist teve como tema a questão Por que o LHC não descobriu nada de novo?

Desta vez, o maior impacto veio de um artigo publicado pela revista Science, destacando que, dez anos após o Higgs, os físicos enfrentam o pesadelo de não encontrar mais nada.

Embora negue que o cenário para o LHC seja "desesperador", o artigo da Science destaca que, mesmo com a mais recente atualização de seus equipamentos, os próximos anos do gigantesco experimento deverão se restringir a melhorar a precisão das medições de anomalias já detectadas, sem expectativas de nada realmente novo.

Contudo, o grande objetivo - e a grande expectativa - era que o LHC lançasse luzes sobre fenômenos novos e desconhecidos, que pudessem ajudar a esclarecer alguns dos maiores mistérios da física, como a natureza da matéria escura ou algum caminho que pudesse levar à unificação entre a mecânica quântica e a relatividade.

Descoberta do bóson de Higgs tem aniversário marcado por críticas
Resumo do que se sabe até agora sobre o bóson de Higgs.
[Imagem: ATLAS - 10.1038/s41586-022-04892-x]

Bóson de Higgs

O bóson de Higgs é a manifestação como partícula de um campo quântico onipresente, conhecido como campo de Higgs, que é fundamental para descrever o Universo como o conhecemos. Sem esse campo, partículas elementares, como os quarks constituintes dos prótons e nêutrons dos núcleos atômicos, bem como os elétrons que circundam os núcleos, não teriam massa. O mesmo aconteceria com as partículas pesadas (bósons W), que carregam a força fraca, que inicia a reação nuclear que alimenta as estrelas.

Para explorar todo o potencial dos dados do LHC para o estudo do bóson de Higgs, incluindo suas interações com outras partículas, as equipes do ATLAS e do CMS combinaram processos complementares nos quais o bóson de Higgs é produzido e "decai" em outras partículas.

Nos dois estudos publicados agora, as equipes usaram seus conjuntos de dados da Rodada 2 do LHC, que incluem mais de 10.000 trilhões de colisões próton-próton e dados de cerca de 8 milhões de bósons de Higgs, 30 vezes mais do que na época do descoberta da partícula. Embora não haja nada de novo, os estudos compilam o conjunto mais preciso e detalhado das medições das taxas de ocorrência e das forças de interação do bóson de Higgs com outras partículas.

Para a força de interação do bóson de Higgs com os portadores da força fraca, os dados agora têm uma incerteza de 6% - análises semelhantes com os conjuntos de dados completos da Rodada 1 resultaram em uma incerteza de 15% para essa força de interação.

As novas análises também fornecem limites mais rigorosos da interação do bóson de Higgs consigo mesmo, uma das grandes perguntas ainda não respondidas sobre a partícula.

Perguntas não respondidas

Além do ATLAS e do CMS, todos os detectores do LHC voltarão a trabalhar a partir de amanhã, depois de uma parada de três anos, quando foram feitas atualizações tecnológicas que permitirão atingir uma energia de 13,6 trilhões de elétron-volts (TeV) - vale lembrar que a proposta inicial era que o LHC atingisse 15 TeV logo no início de sua operação, mas problemas técnicos reduziram essa expectativa mesmo antes da rodada 1.

Com cerca de 18 milhões de bósons de Higgs projetados para serem produzidos em cada experimento na corrida 3, as colaborações esperam não apenas reduzir significativamente as incertezas de medição das interações do bóson de Higgs determinadas até agora, mas também observar algumas das interações do bóson de Higgs com as partículas de matéria mais leves e obter a primeira evidência significativa da interação do bóson consigo mesmo.

Sem contar as expectativas frustradas de uma nova física, que ainda não deu as caras, outras questões ainda não respondidas pelo LHC, dentro do arcabouço teórico do Modelo Padrão, referem-se ao tempo de vida do bóson de Higgs - quanto ele dura antes de decair em outras partículas - e se ele é realmente uma partícula fundamental ou se é formado por outras partículas.

E, talvez ainda importante, responder se a partícula descoberta no LHC é "o" bóson de Higgs, ou meramente "um" bóson de Higgs.

Bibliografia:

Artigo: A portrait of the Higgs boson by the CMS experiment ten years after the discovery
Autores: The CMS Collaboration
Revista: Nature
DOI: 10.1038/s41586-022-04892-x

Artigo: A detailed map of Higgs boson interactions by the ATLAS experiment ten years after the discovery
Autores: The ATLAS Collaboration
Revista: Nature
DOI: 10.1038/s41586-022-04893-w
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