LHC encontra pista de novo bóson mais pesado que o Higgs

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Por Davide Castelvecchi
Publicado na Nature

Resultados tentadores do upgrade do colisor serão avaliados dentro de um ano.

Os dois experimentos que descobriram o Bóson de Higgs em 2012 sentiram uma lufada intrigante da possibilidade de uma nova partícula elementar. Ambas as colaborações anunciaram suas observações em 15 de Dezembro, quando publicaram os primeiros resultados significantes desde de completadas os principais upgrades mais cedo esse ano.

Os resultados, em maior parte, coincidem com o rumor que circulava as redes sociais e blogs por vários dias: os detectores CMS e ATLAs do LHC nos arredores de Geneva, Suíça, tem visto em restos de colisões de próton-próton um excesso inesperado de pares de fótons carregando em torno de 750 GeV (giga eletron volts) de energia combinados. Isso poderia ser o sinal da história de uma nova partícula – também um bóson, mas não necessariamente similar ao de Higgs -decaindo em dois fótons de massas iguais. Seria em torno de quatro vezes mais massivo do que a próxima partícula mais pesada descoberta até então, o quark top, e seis vezes mais massiva que o Higgs.

Em suas palestras no CERN, onde se encontra o LHC, os dois palestrantes revezaram em apresentar os resultados de alta energia da “Corrida 2” dos seus experimentos, que começaram em Junho e foram suspendidos no começo de Novembro. Ambos os palestrantes apresentaram o resultado do par de fótons no fim de suas palestras.

Em cada caso, a significância estatística era bem pequena: Marumi Kado, do Linear Accelerator Laboratory na universidade de Paris-Sud, disse que o seu experimento, ATLAS, viu em torno de 40 pares de fótons acima do número esperados do modelo padrão de partículas da física; Jim Olsen da Universidade de Princeton, Nova Jersey, reportou que o CMS viu apenas dez. Nenhum deles teria sequer mencionado o excesso caso os outros experimentos não tivessem visto pistas quase que idênticas.

“É um pouco intrigante”, diz o representante do ATLAS Dave Charlton, da Universidade de Birmingham, Reino Unido. “Mas pode ocorrer por coincidência.”

Em física de partículas, tropeços estatísticos como esse vem e vão todo o tempo. Se isso acabar sendo uma partícula real, seria uma “uma mudança completa no jogo”, diz Gian Francesco Fiudice, um teórico do CERN, que não é membro nem do ATLAS nem do CMS. Físicos Experimentais passaram décadas validando o modelo padrão, e o Higgs era a última peça faltante no quebra-cabeça. Uma partícula mais pesado abriria um capítulo inteiramente novo no campo, Giudice diz que: “O bóson de Higgs é ofuscado em comparação, em termos de novidade.”

Tiziano Camporesi, um físico no CERN que representa o CMS, diz que o time dele não sabe o que concluir com os dados até então. A diferença apareceu conforme o time do CSM procurava por uma partícula não relacionada chamada de graviton.

Maxim Perelstein, um físico teórico do campo de partículas na Universidade de Cornell em Ithaca, Nova Iorque, diz que apesar de que um bóson de 750 GeV não é o que os físicos do LHC tem procurado, teóricos não necessariamente diriam ele exótico. Por exemplo, poderia ser uma partícula similar a Higgs, apenas mais pesada, diz ele: “Eu não iria achar isso uma grande surpresa caso venha a ser verdade.”

Enquanto isso, buscas por partículas previstas pela supersimetria, extensão favorita dos físicos para o modelo padrão, continuam sem encontrar nada. Para o físico teórico Michael Peskin, do Acelerador Nacional SLAC em Menlo Park, California, a parte mais relevante da discussão trata da falha em encontrar a partícula supersimétrica gluino no alcance de massas possíveis até 1.600 GeV (muito maior que os 1300 GeV da “Run 1”). Isso força a supersimetria perto de um ponto onde muitos físicos talvez desistam dela, diz Peskin.

Em relação aos dois Fótons, Camporesi diz que em 2016 o LHC deve estabelecer conclusivamente se os dados foram apenas outro tropeço estatístico ou uma nova partícula. Vai ser a maior prioridade para a próxima rodada de coleta de dados, marcada para começar em março, diz ele. “Se existe um fenômeno natural por trás das flutuações, nós saberemos.”

Charlton concorda: ” Nós esperamos dez vezes mais dados no próximo ano, o que deve ajudar a resolver essa questão – mas provavelmente irá criar outras novas!”

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