LHC anuncia novos resultados do decaimento do bóson de Higgs

Redação do Site Inovação Tecnológica - 23/07/2025

Busca pelo decaimento do bóson de Higgs para um bóson Z e um fóton em colisões de 13,6 TeV com o detector ATLAS.
[Imagem: Atlas/Cern]

Decaimento do bóson de Higgs

A Colaboração Atlas, a equipe responsável por um dos quatro grandes detectores do LHC (Grande Colisor de Hádrons), anunciou ter alcançado resultados mais confiáveis - embora não conclusivos - do decaimento do famoso bóson de Higgs, ou partícula Deus, a partícula que se acredita dar massa a todas as demais.

Desde a descoberta do bóson de Higgs, em 2012, os físicos têm feito todos os esforços na exploração de suas propriedades, sobretudo porque ele apresenta uma energia (125 GeV) que está no limite de onde as teorias afirmam que ele deveria existir.

Os novos resultados envolvem dois decaimentos excepcionalmente raros do bóson de Higgs, que deverão indicar o quão próximo o comportamento real do bóson se alinha com o Modelo Padrão da física de partículas: O decaimento do bóson de Higgs para um bóson Z ou para um fóton.

O primeiro processo envolve o decaimento do bóson de Higgs em um par de múons (H→μμ). Apesar de sua escassez, ocorrendo apenas 1 vez em cada 5.000 decaimentos do Higgs, esse processo oferece a melhor oportunidade para estudar a interação do Higgs com férmions de segunda geração, lançando luzes sobre a origem da massa em diferentes gerações.

O segundo processo investigado foi o decaimento do bóson de Higgs em um bóson Z e um fóton (H→Zγ), onde o bóson Z decai posteriormente em pares de elétrons ou múons. Esse decaimento raro é especialmente intrigante, já que ocorre por meio de um "loop" intermediário de partículas virtuais - se novas partículas contribuírem para esse loop, o processo poderá oferecer pistas de uma nova física, além do Modelo Padrão.

O resultado mais recente e mais significativo do LHC foi a medição da massa do bóson W, que envolve novos fenômenos físicos, como novas partículas ou interações, ou mesmo uma "nova física".
[Imagem: CMS/CERN]

Ainda longe da palavra final

Para aumentar a sensibilidade de suas buscas, os físicos do ATLAS combinaram os três primeiros anos de dados da Rodada-3 (coletados entre 2022 e 2024) com o conjunto completo de dados da Rodada-2 (de 2015 a 2018). Eles também desenvolveram um método para modelar melhor os processos de fundo, categorizaram os eventos registrados pelos modos específicos de produção do Higgs e aprimoraram ainda mais suas técnicas de seleção de eventos, para maximizar a probabilidade de detectar sinais genuínos.

Na busca anterior por H→μ&mu,; utilizando o conjunto de dados completo da Rodada 2, a Colaboração ATLAS viu o primeiro indício desse processo no nível de 2 desvios-padrão, ou 2 sigmas (são necessários 5 sigmas para que um resultado seja aclamado como uma descoberta). O resultado comparável do CMS, outro detector do LHC, atingiu uma significância de 3 (2,5) desvios-padrão.

Agora, com os conjuntos de dados combinados, a Colaboração encontrou indícios para um decaimento H→μμ com uma significância de 3,4 desvios-padrão - isso significa que a chance de o resultado ser uma flutuação estatística é inferior a uma em 3.000.

Quanto ao processo H→Zγ, uma análise combinada anterior do ATLAS e do CMS, com dados da Rodada 2, chegou a 3,4 desvios-padrão. Agora, o resultado combinado ficou em 2,5 desvios-padrão sobre a hipótese de base apenas. Este resultado fornece a sensibilidade esperada mais rigorosa até o momento para medir a probabilidade de decaimento ("fração de ramificação") do H→Zγ.

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