Bóson de Higgs: seis anos da histórica descoberta

Em 4 de julho de 2012, portanto há exatos seis anos, durante um seminário¹ no CERN - Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear que fica em Genebra, na Suíça, porta-vozes dos experimentos ATLAS - A Toroidal LHC ApparatuS e CMS - Compact Muon Solenoid, dois dos quatro principais experimentos realizados no LHC - Large Hadron Collider, o grande acelerador e colisor de matéria, fizeram um anúncio histórico: a descoberta de uma partícula com características compatíveis com o tão procurado bóson de Higgs. Confira post do Física na Veia - UOL Ciência (ainda na plataforma antiga) cobrindo o fato histórico.

O bóson de Higgs vinha sendo exaustivamente procurado desde os anos 60 do século passado. Responsável por conferir massa às outras partículas, encontrá-lo era condição fundamental para validar o Standard Model (Modelo Padrão de Partículas Elementares). Mas a partícula proposta teoricamente parecia brincar de esconde-esconde com os cientistas! Na verdade, nenhum acelerador de partículas antes do LHC tinha energia suficiente para revelar a partícula "maldita" que, por conta de uma confusão editorial, passou a ser chamada — especialmente pela mídia desinformada e/ou sensacionalista — de "partícula de Deus" (confira detalhes dessa história aqui).

Quando participei da Escola de Física do CERN 2010, todos os cientistas com quem pude conversar por lá tinham certeza de que o bóson de Higgs existia e acabaria aparecendo em algum experimento porque, de um total de 61 partículas previstas pelo modelo, apenas uma, o próprio bóson de Higgs, ainda não havia sido observado/confirmado. Eles alegavam que seria muita ironia o modelo falhar depois de tanto sucesso!

Slide de uma palestra minha sobre o LHC e a busca pelo Bóson de Higgs

E não deu outra! O LHC, desenhado para tentar "enxergar" o bóson de Higgs, dentre outras coisas, obteve sucesso e encerrou importante capítulo da Física de Altas Energias! Mas existem muitas outras perguntas a serem respondidas. E, talvez, perguntas que ainda nem sonhamos fazer acerca do mundo subatômico. Em Ciência, o livro não tem fim, é um capítulo atrás do outro!

O tempo passou rápido. Lá se foram seis anos! O que será que os incríveis experimentos do LHC ainda vão nos trazer de novidades? A expectativa é enorme. E o sonho gigante! Na dúvida sobre os limites do LHC, que tem quase 27 km de extensão e capacidade para operar em até 14 TeV por colisão próton-próton², já existe projeto de um novo acelerador de partículas nas dependências do CERN, ainda maior, com extensão entre 80 km e 100 km, e que vai operar com ainda mais energia para tentar "ver" com mais detalhes as entranhas da matéria.

Esquema do novo acelerador de partículas que pretende superar o LHC (Fonte: CERN)

Muito antes deste novo acelerador gigante que é um projeto para décadas adiante, o LHC vai passar por um upgrade incrível em seus equipamentos e passará a se chamar High-Luminosity LHC (HL-LHC). Tais atualizações tecnológicas aumentarão a luminosidade³ do acelerador por um fator de pelo menos 5 e fará com que a quantidade de dados coletada seja cerca de 10 vezes maior. Estas melhorias irão permitir estudos mais profundos que pretendem testar diversas teorias que vão além do Modelo Padrão de Partículas Elementares.

A previsão de funcionamento do HL-LHC é 2026. Até lá o LHC continuará operando normalmente, mas fará duas longas paradas técnicas para a instalação gradativa do HL-LHC.

Para rever e se emocionar

Veja a seguir trechos em vídeo do histórico seminário do CERN de 4 de julho de 2012, há exatos seis anos. Esta edição edição especial com cerca de 1 min foi publicada em 2017 quando a descoberta completava meia década.
Note a emoção dos cientistas Peter W. Higgs e François Englert! Sim, os físicos também amam! E se emocionam!
No ano seguinte, Higgs e Englert seriam laureados com o Nobel de Física 2013 pela confirmação do Bóson de Higgs e consequente confirmação do processo que confere massa às partículas elementares.

Abraço do prof. Dulcidio. E Física na veia!

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¹ Flavia Dias, caríssima ex aluna, e que citei neste meu post, estava presente neste histórico seminário. Por Skype, ao vivo, ela foi me passando as novidades reveladas no encontro de cientistas do CERN. E assim fiquei sabendo da confirmação do Bóson de Higgs em tempo real.

² 1 eV é a quantidade (bem pequena) de energia que uma partícula portadora de carga elementar (1,6.10^-19 C), como um próton, adquire ao ser acelerada numa diferença de potencial (ddp) de 1 V. O prefixo tera (T) equivale à potência 10¹². Logo, 1 TeV = 110¹² eV. Falei sobre prefixos dos múltiplos e submúltiplos de dez neste recente post do Física na Veia! aqui no Steemit.

³ Luminosidade (ou luminosity, em inglês), designada por L, é o termo específico e bastante técnico utilizado dentro da teoria de espalhamento de partículas para designar a razão entre o número N de eventos detectados em um determinado intervalo de tempo t e a seção transversal de interação σ. Para não complicar demais, pense nele como muma parâmetro que mede a performance de um acelerador de partículas.