Quando fluxos de prótons ultrarrápidos colidem, um bóson de Higgs pode surgir por um breve instante antes de decompor-se em partículas mais leves.
Nesse momento, os físicos podem trabalhar de trás para frente para estimar a massa do que poderia ser a partícula mais importante e, ainda assim, mais elusiva no Modelo Padrão.
Depois de calcular os números de um número impressionante de colisões de prótons usando o Grande Colisor de Hádrons (LHC), os físicos agora têm o número mais preciso até agora para esta propriedade tão importante.
Primeiro relatado em julho, as medições mais recentes são de um período de quatro anos, prevê-se que milhões de partículas do bóson de Higgs tenham sido produzidas no LHC, o maior e mais poderoso acelerador de partículas do mundo. Mas apenas uma pequena fração desses Higgs foi observada experimentalmente.
Ainda assim, foi suficiente para uma equipe internacional de pesquisadores trabalhando no experimento ATLAS, um dos dois detectores do LHC, obter as medições mais precisas já realizadas da massa do bóson de Higgs.
O Higgs é uma partícula bastante desconcertante: ele surge de um campo quântico que emana por todo o Universo, dando massa a outras partículas fundamentais.
Embora as massas de outras partículas no Modelo Padrão da física possam ser deduzidas da teoria, os físicos precisam tatear de forma relativamente cega através da experimentação para determinar a massa de Higgs’.
Ter uma medição precisa é importante dada a importância da medição na compreensão de outras interações de partículas.
Sua própria massa relativamente grande tornou a observação do bóson de Higgs bastante exigente, mas as medições atuais do bóson de Higgs massa são três vezes mais leves do que os modelos sugerem, de acordo com as previsões.
Embora essas discrepâncias ainda não tenham sido resolvidas, essas medições mais recentes refinam nossas melhores estimativas da massa do bóson de Higgs, o que influencia como interage com outras partículas e consigo mesmo.
Os pesquisadores combinaram diversas medições de massa baseadas no decaimento da partícula com calibrações mais precisas, para obter uma massa do bóson de Higgs de 125,11 gigaelétron-volts (GeV) com uma incerteza de 0,11 GeV. Isso é inferior à massa de 125,35 GeV e à precisão de 0,12% em 2019.
“Este resultado representa atualmente a medição mais precisa da massa do bóson de Higgs, atingindo uma precisão de 0,09 por cento nesta quantidade fundamental,” Escrevem os autores no artigo.
É importante ressaltar que a estimativa da equipe reduz a incerteza estatística e sistemática do índice de Higgs. Em outras palavras – incerteza que anteriormente deixava espaço de manobra considerável para interpretação dos dados.
Ter medições mais precisas ajuda os físicos a testar previsões do Modelo Padrão de Física de Partículas e detectar possíveis desvios, se existirem.
No ano passado, por exemplo, a medição mais precisa já feita da massa do bóson W expôs algumas possíveis fissuras no Modelo Padrão, que continua sendo nosso melhor modelo funcional de partículas fundamentais e suas interações. A massa do bóson W estava sete desvios padrão em relação à previsão do modelo, um resultado que ninguém esperava.
Desvios como este sugerem algum fenômeno novo ou desconhecido além do Modelo Padrão, que não explica tudo sobre o Universo. No entanto, “preciso” também não significa “preciso”; pode ser que as medidas estejam erradas, e não a teoria.
Quanto ao bóson de Higgs, apesar destas medições mais recentes, os físicos também não definiram as suas propriedades – nem perto disso.
Por um lado, o bóson de Higgs não aparece realmente com a mesma massa todas as vezes, mas sim tem uma dispersão de massas possíveis, que os físicos chamam de sua ‘largura’. Em 2022, os cientistas refinaram suas estimativas da ‘largura’do bóson de Higgs, com maior precisão do que nunca.
Mas, ao obter estimativas cada vez mais precisas da massa do Higgs, os físicos estão cada vez mais perto de responder a algumas questões difíceis sobre a enigmática partícula, tais como: O bóson de Higgs interage consigo mesmo como o Modelo Padrão prevê que deveria? E como ele se acopla a outras partículas?
Mesmo perguntas mais selvagens incluem: Existem diferentes versões do Higgs que ainda não descobrimos e será que o Higgs poderia ser um portal para a compreensão da matéria escura, o material misterioso que preenche o Universo, mas que ninguém jamais viu?
É claro que os físicos ainda estão na caça de outras partículas que possam explicar o bóson de Higgs, a sua incrível leveza, uma anomalia que os persegue desde que o Higgs foi descoberto em 2012.
Publicado em ScienceAlert
Traduzido por Mateus Lynniker
