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Física de Partículas

Bosão de Higgs visto a desintegrar-se em “quarks b” no CERN

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Seis anos depois da descoberta do bosão de Higgs, o CERN observou pela primeira vez essa partícula a desintegrar-se em quarks bottom. Isso ajuda a confirmar o Modelo Padrão, que explica a matéria.

Wikimedia Commons

A Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear (CERN) anunciou esta terça-feira ter observado pela primeira vez o Bosão de Higgs, uma partícula elementar que explica a origem da massa das outras partículas elementares, a desintegrar-se em quarks b — o segundo mais pesado do seis quarks. Esta é uma descoberta importante porque ajuda a comprovar o Modelo Padrão, uma teoria que descreve todas as partículas fundamentais que constituem toda a matéria. A novidade surge seis anos depois de o Bosão de Higgs ter sido encontrado pelos cientistas.

Para entender este avanço científico é preciso, em primeiro lugar, conhecer alguns conceitos da física. Todas as partículas elementares de que temos conhecimento — aquelas que compõem a matéria que existe no universo — pertencem a uma de duas categorias possíveis: os fermiões e os bosões, que são como os blocos que compõem a matéria de que somos feitos. O Bosão de Higgs, também conhecido como “Partícula de Deus”, é especial: ele é responsável por conferir massa às outras partículas subatómicas (mais pequenas que os átomos, como os eletrões ou os protões).

Se não fosse o Bosão de Higgs, a matéria não existia. De acordo com João Gonçalo, físico do Laboratório de Instrumentação e Partículas, esse bosão é “a peça que faltava no Modelo Padrão” e “a pedra do cimo da ogiva das catedrais que as suporta”: “Sem ele, o resto não funcionada. A matemática por detrás das teorias descritas no Modelo Padrão seriam absurdam. O Bosão de Higgs é o que confere massa às partículas subatómicas. Se ele não existisse não tínhamos como justificar que essa massa existe. Encontrando-o, é sinal de que tudo funciona”, compara ele ao Observador.

Quando o Bosão de Higgs foi descoberto em 2012, os cientistas deram um passo em frente na comprovação do Modelo Padrão: “O Modelo Padrão é um conjunto de teorias que descrevem as forças fundamentais e as partículas fundamentais. Sabemos que os átomos são feitos de eletrões que andam à volta de um núcleo feito de protões e neutrões. Sabemos também que os protões e os neutrões são feitos que outras partículas que imaginamos como mais pequenas, mas que os cientistas assumem que não têm massa porque são fundamentais, pontuais”.

Essas outras partículas podem ser quarks. Ora, dentro dos quarks também há subcategorias. São seis e chamam-se up (u), down (d), strange (s) , charm (c), bottom (b) ou top (t). Acontece que, de acordo com o Modelo Padrão, o bosão de Higgs decai para quarks b em cerca de 60% dos casos. Essa previsão foi agora comprovada:” Verificar esta previsão é importante para confirmar o modelo — e a ideia fundamental de que é o campo de Higgs que dá massa a todas as partículas elementares — ou, pelo contrário, minar as suas fundações e procurar indícios de nova física”, explica em comunicado o Laboratório de Instrumentação e Partículas.

Segundo João Gonçalo, esta descoberta é “mais uma peça de um puzzle” que vai aos poucos confirmando o Modelo Padrão e explicar tudo o que existem na natureza. E é uma peça essencial: quanto mais pesada é uma partícula, mais forte tem de ser a interação dos quarks com o Bosão de Higgs. Agora, descobrimos que esse bosão também interage com quarks tão pesados como o “bottom” — o segundo mais pesado — como com o “top” — o mais pesado de todos, que tem massas gigantescas iguais ao de um átomo de tungsténio.  Tudo isto foi observado no acelerador de partículas do CERN.

Descobrir isto não foi fácil porque “quando fazemos colidir dois protões, há muitas outras formas de produzir quarks b“: “É muito difícil distinguir, no meio de tanto ruído, os que têm origem no decaimento do bosão de Higgs dos outros. Pelo contrário, o raríssimo decaimento do bosão de Higgs num par de fotões foi observado na altura da descoberta. Isto porque é muito mais fácil de distinguir de outros processos”, explica o Laboratório.

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