Campo de Higgs
O campo Higgs é um campo de energia que se pensa existir em todas as regiões do universo. O campo é acompanhado por uma partícula fundamental conhecida como o bóson Higgs, que é usada pelo campo para interagir continuamente com outras partículas, tais como o elétron. As partículas que interagem com o campo são massa "dada" e, de forma semelhante a um objeto que passa por um melaço (ou melaço), tornar-se-ão mais lentas à medida que passarem por ele. O resultado de uma partícula "ganhando" massa do campo é a prevenção de sua capacidade de viajar à velocidade da luz.
A massa em si não é gerada pelo campo Higgs; o ato de criar matéria ou energia a partir do nada violaria as leis de conservação. A massa, entretanto, é ganha pelas partículas através de suas interações de campo de Higgs com o Bóson de Higgs. Os bósons de Higgs contêm a massa relativa na forma de energia e uma vez que o campo tenha dotado uma partícula anteriormente sem massa, a partícula em questão diminuirá sua velocidade, pois agora se tornou "pesada".
Se o campo Higgs não existisse, as partículas não teriam a massa necessária para atrair umas às outras, e flutuariam livremente à velocidade da luz. Além disso, a gravidade não existiria porque a massa não estaria lá para atrair outra massa.
Dar massa a um objeto é referido como o efeito Higgs. Este efeito transferirá massa ou energia para qualquer partícula que passe por ele. A luz que passa por ela ganha energia, não massa, porque sua forma de onda não tem massa, enquanto sua forma de partícula viaja constantemente à velocidade da luz.
Uma imagem gerada por computador de uma interação de Higgs
O efeito Higgs
O efeito Higgs foi teorizado pela primeira vez em 1968 pelos escritores dos papéis de quebra de simetria do PRL. Em 1964, três equipes escreveram trabalhos científicos que propunham abordagens relacionadas, mas diferentes, para explicar como a massa poderia surgir nas teorias locais de bitola.
Em 2013, o bóson Higgs, e implicitamente o efeito Higgs, foram provados provisoriamente no Grande Colisão de Hadron (e o bóson Higgs foi descoberto em 4 de julho de 2012). O efeito foi visto como a descoberta de uma peça que faltava no Modelo Padrão.
De acordo com a teoria do calibre (a teoria subjacente ao Modelo Padrão), todas as partículas portadoras de força devem ser sem massa. Entretanto, as partículas de força que medeiam a força fraca têm massa. Isto é devido ao efeito Higgs, que quebra a simetria SU(2); (SU significa unitário especial, um tipo de matriz, e 2 refere-se ao tamanho das matrizes envolvidas).
A simetria de um sistema é uma operação feita a um sistema, como rotação ou deslocamento, que deixa o sistema fundamentalmente inalterado. Uma simetria também fornece uma regra de como algo deve sempre agir, a menos que seja agido por uma força externa. Um exemplo é um Cubo de Rubik. Se pegarmos um cubo de Rubik e o embaralharmos fazendo os movimentos que quisermos, ainda é possível resolvê-lo. Como cada movimento que fazemos ainda deixa o cubo de Rubik solvível, podemos dizer que estes movimentos são 'simetrias' do cubo de Rubik. Juntos, eles formam o que chamamos o grupo de simetria do cubo de Rubik. Fazer qualquer um destes movimentos não muda o quebra-cabeças, deixando-o sempre solvível. Mas, podemos quebrar esta simetria fazendo algo como desmontar o cubo e colocá-lo de volta em uma forma completamente errada. Não importa que movimentos tentemos agora, não é possível resolver o cubo. Quebrar o cubo e colocá-lo de volta no caminho errado é a "força externa": Sem esta força externa, nada do que fizermos ao cubo o torna insolúvel. A simetria do cubo de Rubik é que ele permanece solúvel seja qual for o movimento que façamos, desde que não desmontemos o cubo.
Criação de Higgs boson
A forma como a simetria SU(2) é quebrada é conhecida como "quebra espontânea da simetria". Espontânea significa aleatória ou inesperada, Simetrias são as regras que estão sendo alteradas, e Quebrar se refere ao fato de que as simetrias não são mais as mesmas. O resultado de quebrar espontaneamente a simetria SU(2) pode ser um bosão Higgs.
Motivo do efeito Higgs
O efeito Higgs ocorre porque a natureza "tende" para o estado energético mais baixo. O efeito Higgs ocorrerá porque os bósons medidores perto de um campo de Higgs quererão estar em seus estados de menor energia, e isto quebraria pelo menos uma simetria.
Para justificar dar massa a uma partícula que se pretendia sem massa, os cientistas foram forçados a fazer algo fora do comum. Eles assumiram que os aspiradores (espaço vazio) realmente tinham energia, e dessa forma, se uma partícula que pensamos como sem massa entrasse nela, a energia do vácuo seria transferida para aquela partícula, dando-lhe massa. Um matemático chamado Jeffrey Goldstone provou que se você violar uma simetria, (por exemplo, uma simetria com um cubo de Rubik seria se você afirmar que os cantos devem ser sempre girados 0 ou 3 vezes para serem solvíveis (ele funciona)), uma reação ocorrerá. No caso do cubo de Rubik, o cubo se tornará insolúvel se for violado. No caso do campo Higgs, é produzido algo com o nome de Jeffrey Goldstone (e outro cientista que trabalhou com ele chamado Yoichiro Nambu), um bóson Nambu-Goldstone. Esta é uma forma excitada ou enérgica do vácuo, que pode ser agarrada revelando o que foi mostrado acima. Isto foi explicado pela primeira vez por Peter Higgs.
O chamado "Potencial Mexicano do Chapéu"
Perguntas e Respostas
P: O que é o campo de Higgs?
R: O campo de Higgs é um campo de energia que se acredita existir em todas as regiões do universo.
P: Qual é a partícula fundamental associada ao campo de Higgs?
R: A partícula fundamental associada ao campo de Higgs é o bóson de Higgs.
P: O que acontece quando as partículas interagem com o campo de Higgs?
R: As partículas que interagem com o campo de Higgs recebem massa e ficam mais lentas à medida que passam por ele.
P: O campo de Higgs gera massa?
R: Não, o campo de Higgs não gera massa. As partículas ganham massa por meio de suas interações com o bóson de Higgs.
P: Qual é o resultado de uma partícula que ganha massa com o campo de Higgs?
R: O resultado de uma partícula que ganha massa com o campo de Higgs é o impedimento de sua capacidade de viajar à velocidade da luz.
P: O que aconteceria se o campo de Higgs não existisse?
R: Se o campo de Higgs não existisse, as partículas não teriam a massa necessária para atrair umas às outras e flutuariam livremente na velocidade da luz.
P: O que é o efeito Higgs?
R: O efeito Higgs refere-se ao processo de conferir massa a um objeto, que ocorre quando as partículas passam pelo campo de Higgs e interagem com o bóson de Higgs.
