Matéria escura: até agora, nada!…

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Um evento no ATLAS entre dois fótons. Os fótons são denotados pelos rastros de energia na cor verde.

                 Crédito da Imagem:  Experiência ATLAS © 2013 CERN | http://bit.ly/LegAIF

Original (em inglês) por Charles Q. Choi, Contribuidor do ISNS

(ISNS) — A matéria escura é presentemente um dos maiores mistérios do universo. Agora os cientistas revelam que o mais poderoso colisor de partículas do mundo não desencavou qualquer indício dessa forma hipotética de matéria, o que coloca novos limites para aquilo que ela pode ser.

A matéria escura é, hipoteticamente, uma substância invisível e enigmática que – se acredita – deve responder por quase cinco sextos de toda a matéria existente no cosmo. Os astrônomos começaram a suspeitar de sua existência na década de 1930, quando perceberam que o universo parecia possuir mais massa do que aquela das estrelas (e todo o resto de matéria observável). Por exemplo, a velocidade com que as estrelas orbitam o centro da Via Láctea é tão grande que elas já deveriam ter vencido a atração gravitacional do núcleo da galáxia e terem escapado para o vazio intergalático, mas alguma coisa as mantem no lugar, coisa esta que a maioria dos pesquisadores acredita ser a gravidade de um material até hoje não observado: a matéria escura.

Os cientistas já descartaram todas as formas conhecidas de matéria candidatas ao papel de matéria escura. Até o presente o consenso é que a matéria escura seja constituída de uma forma nova e invisível de partículas, as quais só interagiriam muito fracamente com a matéria conhecida.

A matéria escura não pode ser explicada por qualquer uma das partículas do Modelo Padrão da física de partículas, a melhor descrição atual para o mundo na escala subatômica. Desta forma, elas devem aparecer a partir de uma física que vá além do Modelo Padrão. Uma das possibilidades está na ideia conhecida como supersimetria, a qual sugere que todos os tipos de partículas conhecidos do Modelo Padrão têm uma contrapartida, ainda não detectada. Por exemplo, os elétrons teriam suas contrapartidas denominadas selétrons. Outra possibilidade é a existência de partículas conhecidas como áxions, originalmente propostas pelos físicos teóricos para solucionar um dos enigmas relacionados com a força nuclear forte, uma das quatro forças fundamentais do universo, que mantém coesos os prótons e nêutrons do núcleo atômico.

A maior parte das experiências que buscam a matéria escura envolve gigantescos detectores subterrâneos que procuram as raras colisões entre a matéria comum e partículas de matéria escura que passam através da Terra. No entanto, muitas das teorias sugerem que o maior colisor de partículas já construído, o Large Hadron Collider, pode gerar partículas de matéria escura. Embora essas partículas de matéria escura consigam escapar indetectadas pelos sensores da máquina, os cientistas do LHC em Genebra, Suíça, ou aqueles por todo o mundo que fazem a interpretação dos dados das colisões, poderiam inferir sua existência a partir do comportamento de outros produtos dessas colisões. Eles poderiam usar os dados das colisões para inferir detalhes desses pedacinhos de matéria escura, tais como suas massas e suas seções de choque — quer dizer, a probabilidade delas interagirem com outras partículas.

Buscas anteriores pela matéria escura no LHC procuravam por jatos individuais de partículas, formadas quando se estraçalha próton contra próton em níveis de energias sem precedentes. Durante a temporada de 2012 do LHC run, a colaboração ATLAS realizou experiências com colisões mais complexas que geravam não apenas um único jato, como também dois jatos estreitos adicionais.

Estas novas descobertas excluem enfaticamente vários potenciais candidatos a matéria escura e a pesquisa foi detalhada online na Physical Review Letters. Especificamente, o trabalho “coloca interessantes restrições nas tentativas de estender o Modelo Padrão de física de partículas de forma mínima para explicar a matéria escura”, segundo o físico de astropartículas Gianfranco Bertone da Universidade de Amsterdam (que não tomou parte na pesquisa).

Embora estas descobertas excluam alguns possíveis candidatos a matéria escura, “Eu não penso que isso seja realmente um grande problema para as teorias de matéria escura, no momento”, diz o físico de partículas Andreas Hoecker, vice coordenador da Experiência ATLAS no CERN. “A melhor  teoria que temos para a matéria escura, a supersimetria, não fica excluída com estes resultados”.

Os cientistas estão agora fazendo melhorias nos aceleradores do LHC. “Em meados de 2015, o acelerador vai ser novamente ligado e terá uma capacidade de quase o dobro da energia que antes”, diz Hoecker. Isto significa que as futuras experiências “poderiam procurar pela formação de partículas supersimétricas, tais como squarks, gluínos e neutralinos com massas muito maiores do que o permitido nos dados anteriores”. Não se espera que as experiências do LHC detectem áxions, já que estes teoricamente têm seções de choque muito baixa, além das capacidades do acelerador.

Além disto, por volta de 2022, os melhoramentos no LHC devem atingir uma luminosidade 10 vezes maior — ou seja, esmagar 10 vezes mais prótons contra um alvo, a cada seção. Isso pode gerar potenciais partículas de matéria escura em números bem maiores do que antes, talvez em número suficiente para sua detecção, a despeito da raridade de sua interação com outras partículas, acrescenta Hoecker.

Se o LHC não detectar coisa alguma, mesmo a essas energias maiores e maior luminosidade, “ainda fica muito difícil excluir totalmente os modelos de supersimetria, porém os cientistas provavelmente vão perder o interesse”, argumenta Bertone. “Possivelmente os pesquisadores vão ter que procurar em outro lugar”.


Charles Q. Choi é um escritor de ciências freelance com base em Nova York que já escreveu para The New York Times, Scientific American, Wired, Science, Nature, e várias outras publicações

O prêmio Nobel de Física de 2013

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Foto de Englert: Pnicolet via Wikimedia Commons | Foto de Higgs: G-M Greuel via Wikimedia Commons | Imagem composta por Lalena Lancaster

Comitê do Nobel também menciona os experimentos do Large Hadron Collider como confirmação da partícula de Higgs.

8 de outubro de 2013
Por: 

Ben P. Stein, Diretor do Inside Science

(ISNS) – O Prêmio Nobel de Física de 2013 foi concedido ao cientista belga François Englert e ao cientista britânico Peter W. Higgs “pela descoberta teórica de um mecanismo que contribui para nossa compreensão da origem da massa das partículas subatômicas e que foi recentemente confirmado pela descoberta da partícula fundamental prevista, pelos experimentos ATLAS e CMS do Large Hadron Collider do CERN”.

Em 1964, Englert, em conjunto com um colega já falecido, Robert Brout, e Higgs publicaram, independentemente, artigos que davam uma explicação sobre como algumas partículas subatômicas, tais como elétrons e quarks, adquirem massa. Segundo seu trabalho teórico, essas partículas intergiriam com um campo invisível, existente no universo, agora conhecido como o Mecanismo de Higgs, para adquirirem suas massas. Em 4 de julho de 2012, dois grupos de pesquisas no Large Hadron Collider (LHC), no laboratório do CERN de física de partículas na Europa anunciaram a detecção de uma partícula que, como mais tarde foi confirmado, vem desse campo invisível.

“Ambos [os teóricos] fizeram uma contribuição para a explicação da origem da massa e estas contribuições não podem ser individualizadas. Afinal, o que eles fizeram foi essencial para o Modelo Padrão da Física de Partículas”, declarou Olga Botner, da Universidade de Uppsala na Suécia, ao anunciar o prêmio.

“Não surpresa alguma”, comento Drew Baden, um físico da Universidade de Maryland, em College Park, “e é uma história realmente interessante”.

Há cinquenta anos, os físicos enfrentavam um enorme problema. Eles sabiam que o universo era composto por partículas fundamentais, tais como elétrons, prótons e nêutrons, que serviam como peças para a montagem da matéria. Estas partículas eram governadas por forças, tais como o eletromagnetismo, que as punham em movimento. Entretanto, este Modelo Padrão da física de partículas tinha sérias limitações. Ele não podia explicar porque alguns objetos — tais como os elétrons — tinham massa e outros, tais como os fótons, não tinham. Pelo Modelo Padrão de 1963, nada teria massa e zuniria pelo universo afora na velocidade da luz. Não seria possível a formação de átomos e moléculas e as estrelas, planetas, galáxias e as pessoas não poderiam existir.

É aí que entra em cena um grupo de teóricos — físicos que pretendem descrever a natureza através da matemática — para resolver o problema de porque certas partículas no universo têm massa, enquanto outras não.

A resposta veio com a percepção de que o universo está imerso em campos. Por exemplo, o campo eletromagnético permeia o espaço e faz com que objetos com carga positiva sejam atraídos por outros com carga negativa. As forças eletromagnéticas são exercidas entre os objetos através da troca de fótons.

Na década de 1960, vários teóricos descobriram independentemente que tinham a solução para o enigma das massas para o Modelo Padrão. A solução que eles apresentaram envolvia a existência de outro campo invisível, agora conhecido como Campo de Higgs. Algumas partículas, tais como os fótons, não são afetadas por ele enquanto o atravessam. Outras, tais como os elétrons, experimentam uma resistência a seu movimento, ou inércia, o que lhes confere massa.

“Até a descoberta do Higgs, não havia um fiapo de indício experimental”, comenta Baden, um físico da equipe do CMS no LHC. Em lugar disso, segundo ele, o conceito todo veio de uma solução matemática para um problema, que mostrava como as partículas poderiam adquirir massa.

Vários teóricos descobriram a solução de Higgs. Primeiro, Englert e seu colega Brout, publicaram um artigo que previa esse campo invisível. Peter Higgs, de maneira independente, publicou um artigo que previa que uma partícula, que veio a ser denominada Bóson de Higgs, poderia ser emitida pelo campo, tal como os fótons são emitidos pelo campo eletromagnético. Outro grupo de teóricos, Gerald Guralnik, C. Richard Hagen e Tom Kibble, porteriormente publicaram independentemente um artigo que predizia o mesmo mecanismo.

Baden disse que a premiação simultânea para Englert e Higgs “uma solução de compromisso muito bonita”, assim como o reconhecimento dos experimentais do LHC que detectaram a partícula. Englert e Higgs “puseram a bola em movimento” quanto à ideia da existência de um campo invisível que permeia o espaço.

Ao longo de décadas, o Higgs permaneceu como a peça que faltava no Modelo Padrão. Ele explciava porque algumas partículas fundamentais tinham massa. No entanto, ele era incrivelmente difícil de detectar. Segundo as previsões, o próprio Higgs tinha massa. E ele era muito pesado, muito mais pesado do que qualquer outra partícula fundamental até então detectada. Para extrair uma partícula do campo de Higgs é necessária uma enorme quantidade de energia.

Somente depois da construção pelo CERN do LHC que os físicos puderam extrair de modo confiável as partículas de Higgs desse campo invisível. O LHC começou a funcionar em 2008.

O LHC acelera feixes de 500 trilhões de prótons — as partículas positivamente carregadas do núcleo dos átomos — até 99,99999 % da velocidade da luz, ou seja, uma energia de 4 teraeletron-volts, ou TeV. É o equivalente à energia de um trem em  disparada, concentrada em um raio de prótons subatômicos. O LHC esmaga dois desses feixes, um de encontro ao outro, para criar jorros de partículas. A famosa equação de Einstein, E=mc², diz que a energia pode ser convertida em massa e vice versa. A partir da pura energia dessa colisão, podem emergir novas partículas, totalmente diferentes dos prótons iniciais.

Em 4 de julho de 2012, os físicos das duas colaborações experimentais do LHC, ATLAS e CMS, anunciaram que tinham confirmado a existência de uma partícula parecida com o previsto Higgs. Sua massa aproximada era de 125 gigaelectron volts, ou GeV, muito maior do que qualquer outra partícula fundamental e cerca de 100 vezes mais pesada do que um próton. Durante o último ano, os cientistas confirmaram que  partículas observada era mesmo o Higgs. Dados anteriores, obtidos pelo acelerador Tevatron do Laboratório Nacional Fermi, também confirmavam alguns indícios da existência desta partícula.

Porém, com a confirmação do Higgs, os enigmas do universo estão longe de estarem solucionados. Embora o Higgs possa ser a última peça principal do Modelo Padrão, os físicos entendem que o Modelo Padrão ainda está incompleto. Por exemplo, ele só descreve três das quatro forças fundamentais do universo e deixa de fora a gravidade.

“Em minha opinião, o principal e mais fundamental problema ainda não resolvido, apesar de alguns progressos, é o problema da gravidade quântica, a quantização da gravidade”, declarou Englert, em uma coletiva de imprensa, imediatamente após o anúncio do Prêmio Nobel de 2013.

Englert também lembrou as questões da supersimetria, matéria escura e energia escura, mistérios que ainda estão por resolver.

O Modelo Padrão somente descreve a matéria comum do universo, o que agora se supõe compreender apenas um quinto da matéria existente no universo. Ele não prevê a matéria escura invisível, nem a energia escura, que foram o objeto do Prêmio Nobel de Física em 2011.

Peter Higgs não foi entrevistado quando do anúncio do Nobel por estar em gozo de férias.

Então, os teóricos e experimentalistas continuam com um monte de questões para responder. As soluções para essas questões provavelmente serão objetos dos próximos Prêmios Nobel de Física.


Ben P. Stein, diretor do Inside Science, vem cobrindo a física como escritor de ciências e editor desde 1991.

Uma nova assimetria entre matéria e antimatéria

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Vista da área subterrânea do LHCb, olhando para cima a partir do fundo do poço.

(Imagem: Anna Pantelia/CERN)


A experiência LHCb (Large Hadron Collider beauty – onde o “beauty” ainda usa o nome antigo para o quark  “bottom”) descobriu mais uma assimetria no decaimento dos Bósons B (mais exatamente no méson B0 – formado por um antiquark “bottom” e um quark “strange”). Esta é a quarta partícula a exibir essa quebra de simetria (e os dados, coletados nas experiências de 2011 têm uma significância maior que 5 Sigma).

Supostamente, no início da existência do universo, foram criadas quantidades simetricamente iguais de matéria e antimatéria, mas, por algum motivo ainda desconhecido, a matéria acabou prevalecendo e o universo atual é feito dela (bem… pelo menos uns quase 5% do atual universo – o resto é matéria escura e energia escura, sejam isso lá o que forem).

É exatamente isso uma das coisas que os cientistas do LHC pesquisam: esse viés do universo pela matéria, em desfavor da antimatéria – ou, em termos mais técnicos, “violação da simetria CP” . E uma das experiências em curso no LHC é a LHCb, que examina o decaimento dos mésons que contêm quarks bottom (genericamente chamados que “mésons B”).

A primeira vez que se observou uma violação da simetria CP foi no decaimento dos Kaons (ou mésons K), pelo Laboratório de Brookhaven, nos EUA, em 1960. Mais 40 anos se passaram e, no Japão e nos EUA, verificaram que o decaimento dos mésons B0 (antiquark bottom e quark up) também apresentava o mesmo comportamento.

Recentemente, tanto a experiência LHCb, como outras “fábricas de Bs”, tinham flagrado essa violação CP no decaimento dos mésons B+ (antiquark bottom + quark up).

Todas essas violações da paridade CP estão perfeitamente de acordo com o Modelo Padrão da Física de Partículas (ou, se você preferir, Física Quântica, ou ainda Física de Altas Energias), mas as discrepâncias observadas ainda são dignas de estudos mais aprofundados. Como declara Pierluigi Campana, porta-voz da colaboração LHCb: “Nós também sabemos que o efeito total induzido pelas violações CP do Modelo Padrão, são muito pequenas para explicar a total predominância da matéria sobre a antimatéria. No entanto, através do estudo dessas violações CP, estamos procurando pelas peças que faltam no quebra-cabeças, realizando testes que comprovam com mais acurácia as previsões da teoria do Modelo Padrão e sondando a possibilidade da existência de uma física além do Modelo Padrão”.

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Fonte: LHCb experiment observes new matter-antimatter difference.

Artigo submetido ao Physical Review Letters – First observation of CP violation in the decays of Bs mesons.

Nova partícula observada no LHC


Traduzido de: When Protons Collide: New Particle Observed at Large Hadron Collider

A busca pelo Bóson de Higgs revela uma nova partícula

Illustration of two gamma rays, yellow lines, and red towers measured in eletromagnetic calorimeter.Um evento candidato típico da Experiência CMS (Compact Muon Solenoid) na busca pelo Bóson de Higgs.
Crédito e imagem ampliada

4 de julho de 2012

Os físicos do LHC (Large Hadron Collider) observaram uma nova partícula e futuras análises podem demonstrar que se trata do longamente procurado Bóson de Higgs, a peça que faltava no Modelo Padrão da física de partículas.

Em dezembro último,  os experimentos CMS e ATLAS já haviam anunciado fortíssimos indícios da descoberta de uma nova partícula em sua busca pelo Higgs. Desde então, a quantidade de dados coletados mais do que dobrou, o que levou ao anúncio de hoje (4 de julho). No esforço internacional estão envolvidos mais de 1.700 cientistas, engenheiros, técnicos e estudantes de pós-graduação, somente nas instituições dos EUA, que ajudaram a projetar, construir e operar o acelerador LHC e seus quatro detectores de partículas.

Os cientistas nas experiências no LHC anunciaram seus mais recentes resultados em um seminário na sede do LHC, o laboratório do CERN, na fronteira de França e Suíça. Físico por todos os Estados Unidos se reuniram em seus laboratórios durante a noite para assistir um streaming ao vivo do seminário. Os cientistas ainda fariam uma apresentação mais detalhada na Conferência Internacional de Física de Altas Energias (bi-anual) que este ano se realiza em Melbourne, Australia.

“O que foi anunciado hoje não poderia ter sido conseguido sem a cooperação dos cientistas e das nações por todo o mundo na busca da compreensão das leis fundamentais da natureza”, declarou Ed Seidel, diretor-assistente para as Ciências Físicas e Matemáticas da NSF. “Se a partícula anunciada hoje no CERN for confirmada como sendo o Bóson de Higgs, isto representará uma pedra fundamental em nosso conhecimento das forças elementares e suas partículas que existem em nosso universo”.

Ao longo de mais de quatro décadas de testes experimentais, os pesquisadores descobriram que o Modelo Padrão da física de partículas tinha previsto corretamente e explicado as forças e partículas elementares da natureza. Mas o Modelo Padrão não pode explicar, sem o Bóson de Higgs, como a maioria dessas partículas adquire massa, um ingrediente chave na formação de nosso universo.

Em 1964 os cientistas propuseram a existência de uma nova partícula, agora conhecida como o Bóson de Higgs, cujo acoplamento com outras partículas determinaria suas massas. Diversos experimentos procuraram pelo Bóson de Higgs, mas ele sempre escapou da detecção. Somente agora, após décadas de desenvolvimento nas tecnologias de aceleradores, detectores e computação – isso sem mencionar os avanços na compreensão do restante do Modelo Padrão – os cientistas estão próximos do momento de saber se o Higgs é a solução correta para o problema.

“Até agora a teoria vem nos guiando”, declarou o físico da Universidade da California em Santa Barbara, Joe Incandela, porta-voz da experiência CMS. “Se começarmos a ver algo em nossa experiência, teremos um novo guia. É a natureza. É a coisa real”.

Quando os prótons colidem no Large Hadron Collider, sua energia pode se converter em massa, criando frequentemente partículas de vida breve. Essas partículas decaem rapidamente em partículas mais leves e mais estáveis que os cientistas podem registrar em seus detectores.

Os físicos teóricos previram a taxa de produção do Bóson de Higgs em colisões próton-próton em altas energias no LHC, assim como eles decairiam em certas combinações de partículas observáveis. Os físicos experimentais na ATLAS e CMS estudaram essas colisões e obtiveram indícios da existência de uma nova partícula que decai de modo consistente com as previsões feitas para o Higgs. Eles terão que coletar mais dados e realizar mais análises para estabelecer as propriedades dessa nova partícula.

“Se o Bóson de Higgs for descoberto, a atenção se voltará para uma nova série de questões importantes”, diz o físico da Universidade da California em Irvine, Andy Lankford, porta-voz auxiliar da ATLAS. “Esta nova partícula é o Higgs do Modelo Padrão, ou é uma variante que indica uma nova física e outras novas partículas?”

A descoberta do Higgs – ou uma outra nova partícula – representaria apenas um novo primeiro passo para um novo reino da compreensão do mundo que nos cerca.

-NSF-

Físicos detectam uma nova partícula pesada

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Um evento de colisão próton-próton na experiência CMS, produzindo dois fótons de alta energia (os traços grossos em vermelho). Isso é o que se pode esperar do decaimento de um Bóson de Higgs, mas também é consistente com outros processos físicos mais comuns.
Crédito da Imagem: CERN. © CERN 2012

A assinatura se parece com o longamente procurado Bóson de Higgs.

4 de julho de 2012
Por: Virat Markandeya, Contribuidor do ISNS

(ISNS) — Cientistas de duas experiências no Grande Colisor de Hádrons (Large Hadron Collider = LHC) na Eurpoa confirmaram a existência de uma nova partícula pesada, muito provavelmente a longamente procurado Bóson de Higgs, graças aos dados de colisões de partículas que resultaram em uma certeza a nível de descoberta, após análise. Os resultados, anunciados em uma importante conferência sobre física de partículas em Melbourne, Australia, marcam o ápice de uma busca por uma partícula pesada que, se acredita, é quem dá a massa a outras partículas elementares tais como elétrons e quarks.

O anúncio representa a mais recente proeza do acelerador de partículas de 9 bilhões de dólares na fronteira franco-suíça, que esmaga partículas subatômicas – mais exatamente prótons – em energias extremamente altas para recriar as condições que se pensa ter existido nas frações de segundo que se seguiram ao Big Bang.

“Para mim, a coisa mais incrível é que tenha acontecido durante minha vida”, declarou Peter Higgs, o teórico britânico de quem a partícula tem o nome e que estava presente na conferência e por vezes parecia sufocado pela emoção. As ideias estavam no ar quando Higgs escreveu um breve artigo de duas páginas em 1964 que fez com que a partícula fosse apelidada de “Bóson de Higgs”. O Higgs era a última partícula ainda não descoberta prevista pelo Modelo Padrão, a teoria básica das partículas e forças da natureza, e que guarda a promessa da revelação de novos fenômenos físicos.

Foi a realização para uma geração de cientistas. “Lágrimas me vieram aos olhos quando o número 5-Sigma apareceu”, diz Howard Gordon do Laboratório Nacional de Brookhaven, que é o Gerente Assistente de Programa da experiência ATLAS para os EUA no LHC. O contingente americano da ATLAS, baseado em Brookhaven e constituído por mais de 700 pessoas de 44 instituições, auxiliou a construir vários de seus detectores e maneja cerca de 20% do esforço mundial de computação envolvido na simulação e análise dos dados do ATLAS.

As duas experiências, CMS e ATLAS, analisaram dados de decaimento de partículas de aproximadamente 500 trilhões de colisões.  Joe Incandela, porta-voz da experiência CMS, explica que, se você imaginar cada colisão como um grão de areia, você teria areia bastante para encher uma piscina olímpica. No entanto, as colisões relacionadas com o Higgs são tão raras que os grãos de areia só cobririam a ponta de um dedo.

Na conferência ICHEP2012 nesta manhã, ambos os grupos relataram “bumps” em seus dados de colisões que indicam a presença de uma partícula com uma massa no entorno de 125-126 bilhões de elétrons-volt (abreviadamente, GeV). Isso é uma massa mais de cem vezes maior do que a do próton, o núcleo de um átomo de hidrogênio que tem apenas cerca de 1 GeV.

Cada uma das experiências do LHC confirmou esses resultados até cerca de 5-sigmas de certeza, o que indica que há uma probabilidade menor do que uma em um milhão de que esses dados sejam meras coincidências, resultantes de algo diferente da presença de uma nova partícula.

“Temos uma nova partícula consistente com um Bóson de Higgs”, declarou Rolf-Dieter Heuer, Diretor-Geral do CERN.

A nova partícula foi detectada a partir dos chuveiros de partículas nas quais ela decai. O Modelo Padrão prediz que o Higgs pode decair em pares de cerca de meia dúzia de tipos de partículas, porém outros tipos mais comuns de matéria podem também apresentar decaimentos semelhantes. Assim, os físicos experimentais têm que rastrear os eventos em cada uma das maneiras nas quais o Higgs pode decair e procurar por excessos inesperados nesses eventos. Mal comparando, é como lançar um dado milhares de vezes para saber se ele está viciado.

A experiência CMS estudou cinco canais de decaimento dos quais dois, onde o decaimento é em um par de fótons ou de partículas conhecidas como Bósons Z, são os mais importantes, porque permitem uma medição precisa da massa do Higgs. A significância combinada do sinal em todos os cinco foi de 4,9 sigma.

A experiência ATLAS estudou dois canais principais onde a partícula tipo-Higgs decai em dois fótons ou quatro léptons, uma categoria de partículas como elétrons e múons. Ela encontrou uma assinatura no entorno de 125 GeV com uma significância de 5 sigma, combinando os dados dos dois tipos de evento.

“É muita gentileza do Bóson de Higgs do Modelo Padrão ter uma massa nesse nível”, declarou a porta-voz do ATLAS Fabiola  Gianotti, porque o LHC é bem adequado para o estudo de partículas nessa faixa de massa. “Então, obrigado, natureza”, acrescentou ela.

Esses resultados se seguem a dados anteriores do LHC e do anúncio feito na segunda-feira pelo Fermilab em Illinois dos indícios, extraídos do menos potente e agora aposentado acelerador Tevatron, para a mesma partícula em um nível de 3 sigma.

O mecanismo de Higgs responde a pergunta fundamental: por que a maior parte das partículas elementares têm massa? Sem o Higgs, tudo, de estrelas a átomos, não existiria. Ele era a peça que faltava no Modelo Padrão. Partículas elementares, tais como elétrons e quarks, interagem com o Campo de Higgs e essa interação cria suas massas.

Os resultados de hoje representam “uma conquista maravilhosa, a pedra angular de 400 anos de esforços para explicar o que observamos no universo”, declarou Gordon Kane, um físico teórico da Universidade de Michigan que não trabalhou nos experimentos. Segundo ele, os dados sugerem uma partícula que é notavelmente semelhante ao Bóson de Higgs previsto pelo Modelo Padrão. O tempo dira – ainda segundo ele – se as pequenas discrepâncias que ainda existem entre os dados e as previsões do Modelo Padrão são erros experimentais ou se elas apontam para uma nova física além do Modelo Padrão. Caso confirmadas, até as pequenas discrepâncias do Modelo Padrão podem abrir o caminho para uma nova física e podem ser consistentes com as predições de extensões maiores do Modelo Padrão, tais como a Teoria das Cordas.

Esta última fatia representa apenas um terço dos dados que se espera obter do ATLAS em 2012. Os atuais resultados devem ser publicados no fim de julho. “Ainda há mais por vir…Por favor, especialmente os teóricos, sejam pacientes. Ainda há um longo caminho a percorrer”, admoestou de brincadeira o porta-voz do ATLAS Gianotti.

Os resultados vieram com as últimas séries de experimentos que terminaram cerca de duas semanas atrás. Os anúncios foram recebidos com ovações de pé e um número surpreendentemente pequeno de perguntas ao fim das apresentações científicas.

Um número maior de perguntas veio dos repórteres leigos em uma conferência de imprensa após o seminário. Um repórter perguntou se os resultados teriam qualquer relevância para ele, já que ele era feito de partículas elementares.

“Eu acho que é muito relevante para você”, disse Heuer, o Diretor-Geral do CERN, “porque se isso [o Campo de Higgs] não existisse, você não existiria”.


Virat Markandeya é um escritor contribuinte do Inside Science News Service.

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