Bóson Higgs
O bóson Higgs (ou partícula Higgs) é uma partícula do Modelo Padrão da Física. Nos anos 60, Peter Higgs foi a primeira pessoa a sugerir que esta partícula poderia existir. Em 14 de março de 2013, os cientistas do CERN confirmaram provisoriamente que haviam encontrado uma partícula de Higgs.
A partícula Higgs é uma das 17 partículas do Modelo Padrão, o modelo da física que descreve todas as partículas básicas conhecidas. A partícula de Higgs é um bóson. Pensa-se que os bósons são partículas que são responsáveis por todas as forças físicas. Outros bósons conhecidos são o fóton, os bósons W e Z, e o gluon. Os cientistas ainda não sabem como combinar a gravidade com o Modelo Padrão.
O campo Higgs é um campo fundamental de importância crucial para a teoria da física das partículas. Ao contrário de outros campos conhecidos, como o campo eletromagnético, o campo Higgs tem o mesmo valor não zero em quase todos os lugares. A questão da existência do campo Higgs foi a última parte não verificada do Modelo Padrão da física de partículas e, segundo alguns, foi "o problema central na física de partículas".
É difícil detectar o bosão Higgs. O bóson Higgs é muito maciço em comparação com outras partículas, portanto não dura muito tempo. Normalmente não há bosons Higgs por perto porque é preciso muita energia para fazer um. O Grande Colisor de Hadron no CERN foi construído principalmente por esta razão. Ele acelera dois cachos de partículas até quase a velocidade da luz (viajando em direções opostas), antes de colocá-los em um caminho para colidir um com o outro.
Cada colisão produz uma enxurrada de novas partículas que são detectadas pelos detectores em torno do ponto em que colidem. Ainda há apenas uma chance muito pequena, uma em cada 10 bilhões, de um bóson Higgs aparecer e ser detectado. Para encontrar as poucas colisões com evidências do bóson Higgs, o LHC esmaga trilhões de partículas, e os supercomputadores peneiram através de uma enorme quantidade de dados.
Higgs bosons obedecem à lei de conservação de energia, que afirma que nenhuma energia é criada ou destruída, mas, em vez disso, pode ser transferida ou mudar de forma. Primeiro, a energia começa no bosão de calibre que interage com o campo de Higgs. Esta energia está na forma de energia cinética como movimento. Depois que o bóson calibre interage com o campo Higgs, ele diminui a velocidade. Esta desaceleração reduz a quantidade de energia cinética no bóson bitola. No entanto, esta energia não é destruída. Em vez disso, a energia do movimento vai para o campo e é convertida em energia em massa, que é a energia armazenada em massa. A massa criada pode se tornar o que chamamos de bóson Higgs. A quantidade de massa criada vem da famosa equação E=mc2 de Einstein, que afirma que a massa é igual a uma grande quantidade de energia (por exemplo, 1 kg de massa equivale a quase 90 quadrilhões de joules de energia - a mesma quantidade de energia utilizada pelo mundo inteiro em aproximadamente uma hora e um quarto em 2008). Como a quantidade de energia em massa criada pelo campo Higgs é igual à quantidade de energia cinética que o bóson medidor perdeu por desaceleração, a energia é conservada.
Os bosons Higgs são usados em uma variedade de histórias de ficção científica. O físico Leon Lederman chamou-o de "partícula de Deus" em 1993.
Uma imagem gerada por computador de uma interação de Higgs
Descoberta
Em 12 de dezembro de 2011, as duas equipes do Large Hadron Collider procurando o boson Higgs, ATLAS e CMS, anunciaram que finalmente tinham visto resultados que poderiam sugerir a existência do boson Higgs; no entanto, eles não sabiam ao certo se isso era verdade.
Em 4 de julho de 2012, as equipes do Large Hadron Collider declararam ter descoberto uma partícula que pensam ser o bóson Higgs.
Em 14 de março de 2013, as equipes haviam feito muito mais testes e anunciaram que agora pensam que a nova partícula é um bóson Higgs.
Perguntas e Respostas
P: O que é o bosão Higgs?
R: O bóson Higgs é uma partícula do Modelo Padrão da Física. Foi sugerido pela primeira vez por Peter Higgs nos anos 60 e foi confirmado pelos cientistas no CERN no dia 14 de março de 2013. É uma das 17 partículas do Modelo Standard e é um bóson, que se pensa ser responsável pelas forças físicas.
P: Como funciona o campo de Higgs?
R: O campo de Higgs é um campo fundamental que leva um valor não zero em quase todos os lugares. Foi a última parte não verificada do Modelo Padrão e sua existência foi vista como "o problema central na física das partículas". Quando os bósons de bitola interagem com ele, eles abrandam e sua energia cinética vai para a criação de energia em massa, que se torna o que chamamos de bóson Higgs. Esse processo obedece à lei de conservação de energia, onde nenhuma energia é criada ou destruída, mas pode ser transferida ou mudar de forma.
P: Por que é difícil detectar o bosão Higgs?
R: O Higgs boson tem uma massa muito grande em comparação com outras partículas, de maneira que não dura muito tempo. Normalmente não há nenhuma por perto, porque é preciso muita energia para fazer uma. Para encontrá-los, os cientistas usam supercomputadores que peneiam enormes quantidades de dados de trilhões de colisões de partículas no Large Hadron Collider (LHC) do CERN. Mesmo assim, há apenas uma pequena chance (uma em cada 10 bilhões) de que a evidência de um Higgs apareça e seja detectada.
P: Que outros bosons conhecidos existem?
R: Outros bósons conhecidos incluem fótons, W e Z bósons, e gluons.
P: Como a equação de Einstein E=mc2 se relaciona com a criação de energia de massa a partir da energia cinética?
R: A famosa equação de Einstein diz que massa é igual a uma quantidade extremamente grande de energia (por exemplo 1 kg = 90 quadrilhões de joules). Quando a energia cinética dos bósons de calibre que interagem com o campo de Higgs abranda, essa mesma quantidade de energia cinética vai para a criação de massa-energia que se torna o que chamamos de Higgs Boson - assim conservando a energia total de acordo com as leis de conservação.
P: Que papel as histórias de ficção científica desempenham no que diz respeito à compreensão de como os higgsbosons funcionam?
R: Histórias de ficção científica muitas vezes apresentam higgsbosons como parte de suas linhas de enredo, mas essas histórias não fornecem necessariamente informações científicas precisas sobre como elas funcionam - elas são mais para fins de entretenimento do que qualquer outra coisa!
