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Bóson de Higgs é uma partícula elementar escalar 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 no mundo em torno de nós.
Até o ano de 2006, nenhuma experiência detectou diretamente a existência do bóson de Higgs, mas há alguma evidência indireta de sua existência. O bóson de Higgs foi predito primeiramente em 1964 pelo físico britânico Peter Higgs, trabalhando as idéias de Philip Anderson. Em 10 de setembro de 2008 entrou em funcionamento “O Grande Colisor de Hádrons", onde se esperava encontrar a prova definitiva do bóson de Higgs.
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LHC volta com metade da capacidade
Sexta-feira, 07 de agosto de 2009 - 12h05
GENEVA - O colisor de partículas construído para reproduzir a origem do universo voltará a funcionar em novembro com menor capacidade energética.
A maior e mais complexa máquina já construída é criação da Organização Europeia para Pesquisas Nucleares (da sigla em francês CERN).
O Large Hadron Collider (LHC) de mais de 9,4 bilhões de dólares se superaqueceu nove dias após sua estreia, em setembro do ano passado, e suas atividades precisaram ser interrompidas.
Em comunicado, o CERN informou que pretende reiniciar as operações do colisor com apenas 3.5 TeV por feixe, até que "uma significativa quantidade de dados seja coletada e a equipe de técnicos esteja acostumada com a máquina."
"O LHC é uma máquina muito mais compreensível do que era há um ano", declarou o diretor geral do CERN, Rolf Heuer, "Podemos esperar bons resultados para o inverno (no hemisfério norte) e para os próximos dois anos."
O LHC recriará as supostas condições da origem do universo, após o "Bing Bang", 13,7 bilhões de anos atrás.
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Em busca do Bóson de Higgs [TEVATRON]
. EDUARDO GERAQUE
[enviado especial da Folha de S.Paulo a Chicago]
O Fermilab, instituto de pesquisa dos Estados Unidos que abriga o Tevatron, maior acelerador de partículas em funcionamento no mundo -- o europeu LHC, bem maior, continua quebrado- poderá surpreender a comunidade científica em todo o mundo até dezembro.
Em Chicago, Dmitri Denisov, diretor da instituição americana, afirmou que eles estão perto de verificar a existência do cobiçado bóson de Higgs. "Nós temos pelo menos 50% de chances de que isso ocorra até o fim do ano", afirmou o dirigente do Fermilab durante a reunião da AAAS (Sociedade Americana para o Avanço da Ciência, na sigla em inglês).
Apesar de não querer criar polêmica, ou uma competição entre o Tevatron e o LHC --gigantesco acelerador de partículas que no ano passado, após a inauguração, pifou- a frase de Denisov serviu para declarar aberta a corrida entre os dois centros de alta energia. Quem conseguirá descobrir, na prática, o bóson de Higgs?
"Não se trata de uma corrida, porque inclusive, do ponto de vista científico, colaboramos muito entre nós", tentou despistar Denisov.
Mas, se a partícula de Higgs realmente existir, o que poderia elucidar definitivamente o mistério físico da massa, ninguém apostaria que ela não surgiria no LHC, acelerador de partículas subterrâneo perto de Genebra, na Suíça. Ainda mais após toda a pompa e circunstância que cercou a inauguração do centro em setembro de 2008.
O projeto europeu, que custou US$ 10 bilhões e começou a ser projetado em 1994, tem como um dos seus primeiros grandes objetivos exatamente descobrir o bóson de Higgs.
Energia na agulha
Para que isso ocorra, entretanto, a primeira informação importante a ser obtida é a massa da partícula. Denisov aposta que ela teria por volta de "150 bilhões de elétrons-volt".
Traduzindo, significa que tanto o Tevatron quanto o LHC têm energia suficiente para criar o bóson. Apesar de a máquina europeia ter uma potência sete vezes maior, aproximadamente, do que a americana.
Mesmo que os planos estejam certos - e que o LHC volte a operar este ano - ele deve passar a funcionar com 5 trilhões de elétrons-volt, e não com os 7 trilhões de elétrons-volt, como estava planejado antes.
Mas é por causa da questão do ruído de fundo, energia que nem sempre é útil para as análises científicas, disseram os cientistas reunidos em Chicago, que o Fermilab poderá ser o vencedor do páreo.
No Tevatron, a colisão é feita entre um próton e seu antipróton. Enquanto no LHC, a "batida" energética é feita entre prótons, depois que eles são lançados, em alta velocidade, no acelerador. No caso europeu, o túnel circular de 27 quilômetros, por exemplo, é percorrido 11 mil vezes por segundo pelo feixe de próton. Mas a operação gera muito ruído, que dificulta a detecção do bóson de Higgs.
A história cronológica das duas instituições também favorece o Fermilab. Inaugurado em 1983, o túnel de 6,3 quilômetros de extensão, que passou por vários aprimoramentos, o maior em 2001, estaria mais azeitado, dizem os cientistas.
Segundo Joe Lykken, do Fermilab, se a descoberta ocorrer, "provavelmente" ela poderá ser identificada na hora.
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O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 821, de 23 de abril de 2007 por Phillip F. Schewe e Ben Stein. PHYSICS NEWS UPDATE
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A BUSCA PELO HIGGS NO TEVATRON ACELERA. Os físicos do colisor Tevatron do Fermilab relataram recentemente seu mais abrangente sumário da física nas mais altas energias em laboratório. Na recente reunião da American Physical Society (APS) em Jacksonville, Florida, eles emitiram dúzias de artigos sobre um amplo espectro de tópicos, muitos dos quais são relacionados, de alguma forma, com o Bóson de Higgs. O Higgs é o ingrediente chave no Modelo Padrão de Física de Altas Energias. É a manifestação, em forma de partícula, do curioso mecanismo que, em um momento inicial da vida do universo, separou os Bósons W e Z (vetores da Força Fraca), dando-lhes massas, enquanto os fótons (vetores da Força Eletromagnética), não. Esta assimetria torna os funcionamentos destas duas Forças no universo bastante diferentes.
A validação desta grandiosa hipótese, por meio da real produção de partículas de Higgs em laboratório, sempre foi uma das razões principais para espatifar prótons de encontro a antiprótons, com uma energia combinada de 2 TeV. Entretanto, a natureza é pródiga em sua criatividade e a busca pelo Higgs, acredita-se, pode ser mascarada pela produção de outros raros cenários de dispersão, alguns quase tão interessantes quanto o próprio Higgs.
Os trabalhos no Tevatron podem ser comparados aos trabalhos na Burgess Shale, o leito fóssil nas Rochosas Canadenses onde os arqueologistas descobriram impressões de organismos desconhecidos nos últimos 600 milhões de anos, inclusive alguns novos Filos. Nenhum novo “Filo” (ou seja, nenhuma nova partícula) foi revelado no encontro da Flórida, mas muito trabalho preparatório – o equivalente no trabalho dos Físicos de Altas Energias a necessária remoção das camadas externas de rocha – foi realizado.
De acordo com Jacobo Konigsberg (Universidade da Florida), porta voz adjunto da colaboração CDF (um dos dois grandes grupos de detecção que funcionam no Tevatron), a procura pelo Higgs está se acelerando devido a vários fatores, inclusive a obtenção de feixes mais intensos e algorítmos cada vez mais sofisticados para discriminar entre eventos significativos e aqueles mais mundanos, uma questão básica quando se observa bilhões de eventos. Aqui está um catálogo dos resulados mais recentes do Tevatron:
Kevin Lannon (Ohio State) relatou a obtenção de um valor mais preciso (170,9 GeV, com uma incerteza de 1%) para a massa do quark Top. Lannon também descreveu a classe de evento no qual uma colisão próton – antipróton resultou na produção de um único quark Top, através de uma interação de força fraca, uma topologia de evento muito mais rara do que aquela na qual é formado um par Top-Antitop, através da força forte. Além disso, a observação desse evento da formação de um Top singelo permite uma primeira medição rudimentar de Vtb, um parâmetro (um em toda uma tabela de números chamada de Matriz CKM, que caracteriza a Força Fraca) proporcional à probabilidade de um quark Top decair em um quark Bottom.
Gerald Blazey (Northern Illinois Univ), antigo porta-voz da colaborção D0, relatou as primeiras observações de cenários de colisão igualmente exóticos, aqueles que apresentam a produção simultânea de bósons W e Z observáveis, e aqueles em que se observa a produção de dois bósons Z. Além disso, ele disse que, quando se combina a nova massa para quark Top com a do bóson W, 80,4 GeV, se pode calcular um provável novo limite superior para a massa do Higgs. Este valor, 144 GeV, é um pouco mais baixo do que se pensava, o que o torna proporcionalmente mais fácil de criar, em termos de energia.
Ulrich Heintz (Boston Univ) relatou a busca por partículas exóticas não prescritas pelo Modelo Padrão. Novamente, nenhuma nova partícula importante foi encontrada, mas novas experiências no manejo da miríade de fenômenos de fundo vão auxiliar a preparar o caminho para o que os cientistas do Tevatron esperam ser sua maior realização: descobrir indícios para o Higgs no meio de uma rica mistura de outras partículas. Para começo de conversa, Heintz introduziu, mas logo descartou, os rumores de pseudo-”calombos”, indicativos do Higgs, nos dados. Os artefatos em questão – o decaimento da exótica partícula em um par de léptons Tau – tinham pouca significância estatística para serem levados a sério, disse ele, ao menos por enquanto.
Outras partículas exóticas não encontradas, mas para as quais foram obtidos novos limites de massa mais baixos, incluem coisas como elétrons excitados (super pesados) ou bósons W e Z, dimensões extra, os assim chamados leptoquarks (que transformariam bósons em léptons e vice-versa) e partículas super-simétricas, uma hipotética família inteira de partículas onde cada bóson conhecido teria sua contraparte fermiônica e vice-versa.
Além das considerações acerca de ter energia suficiente na colisão para criar o Higgs e outras partículas interessantes, um requisito vital na produção de eventos raros é possuir uma grande amostra estatítica. Todos os resultados acima se baseiam em uma amostragem de gravação de dados de um fentobam-inverso (fb-1, uma unidade que denota o montante integrado de eventos de espalhamento, até agora. Até o fim do verão, o montante de dados analisados será de 2 fb-1. Perto do final de 2007, o montante terá dobrado e, no entorno de 2009, dobrado novamente (8 fb-1). Para achar o Higgs, a informação virá de energia e estatísticas.
[Tradução: João Carlos]
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Terça-feira, 24 de novembro de 2009, 14:58
Cientistas testam aceleração de prótons na Suíça
GENEBRA - Cientistas encarregados do maior acelerador de partículas do mundo utilizaram a máquina de US$ 10 bilhões para acelerar feixes de prótons pela primeira vez, hoje. "Foi apenas um teste preliminar", disse um porta-voz da Organização Europeia de Investigação Nuclear (Cern, na sigla em francês). É mais um passo nos experimentos realizados na Suíça, que podem auxiliar nas pesquisas sobre a formação do universo.
A máquina demonstrou que poderia intensificar em 10% a energia dos feixes de prótons que circulam pelo enorme túnel subterrâneo. "Tudo vai muito bem", disse o porta-voz. O novo passo na fase de reativação ocorreu sem inconvenientes, após mais de um ano de interrupção para consertos.
A nova etapa começou na noite de sexta-feira, quando o acelerador lançou os primeiros feixes de partícula em apenas uma direção, e depois em direções opostas, para registrar as primeiras colisões em altos níveis de energia. Essas colisões ficam registradas em vários detectores, que permitem estudar a composição e interação de partículas e forças subatômicas.
O porta-voz disse hoje que a energia do feixe de prótons aumentou de 460 bilhões de elétrons-volts para 540 bilhões. O valor, de qualquer modo, ainda está muito longe da potência necessária para se descobrir os segredos do universo e da matéria.
Segundo o porta-voz, a intenção é ainda este ano chegar a 1,2 bilhão de teraeletrons-volts. Com isso, oficialmente, o mecanismo seria o mais poderoso da história, superando um instalado em Chicago.
A primeira experiência científica no Cern deve ocorrer nos primeiros meses de 2010, quando começará a ocorrer choques de prótons, para se esquadrinhar a composição do universo e suas menores partículas.
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30.03.2010
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