quinta-feira, setembro 11

Em busca do bosão de Higgs


A descoberta das “partículas de mediação”, nomeadamente dos “bosões” intermediários W+, W‾ e Zº em 1983 foi, sem dúvida, um acontecimento impar na história da Física, já que os mesmos tinham sido previstos pela Teoria Electrofraca elaborada pelos físicos Weinberg, Glashow e Salam, entre outros, para unificar numa única explicação duas das quatro forças fundamentais da matéria nos seus limites (força nuclear forte, electro-magnetica, nuclear fraca e gravitacional).
Os bosões W e Z são pois os mediadores da Força Nuclear Fraca responsável pela radioactividade, tal como o Fotão é o mediador da Força Electromagnética que liga os electrões ao núcleo e os átomos nas moléculas e que, além disso, é responsável por todo o espectro electromagnético, desde os raios gama às ondas hertzianas de rádio, passando pela luz, raios X, radiação ultra-violeta, e infra-vermelha.
As massas destas partículas são extremamente maiores que as das restantes partículas, sendo da seguinte ordem de valores:
W+ = 140.000 x 10‾34 g com carga zero e 10‾25 segundos de vida.
W‾ = tem a mesma massa inerte e a mesma carga e instabilidade.
Zº = 162.000 x 10‾28 g. e igual carga e instabilidade.
A questão que se coloca é como é que estas partículas com uma massa inerte relativamente elevada, quando comparada com a massa quase zero do fotão, podem ser unidas na mesma teoria electrofraca e produzir tanto a radioactividade como o espectro electromagnético?
A explicação é dada pela sua instabilidade ou curta vida. Decaem rapidamente para dar outras partículas.

Os bosões são 14 ao todo – até ver… (os 8 gluões, o fotão, os três W, os eventuais gravitão e o bosão de Higgs ainda por descobrir).

Se do gravitão não se encontrou o mais pequeno sinal, outro tanto não pode dizer-se do, há tanto tempo anunciado e esperado, Bosão de Higgs. Vejamos algo mais sobre este “sujeito”:
Há cerca de 40 anos o físico britânico Peter Higgs formulou uma teoria que defende que todo o espaço está ocupado por um campo. E que é através da interacção com ele que as partículas constituintes da matéria adquirem a sua massa. As partículas que interagem intensamente com este campo são pesadas (como vimos acima) e as que interagem pouco são leves. O campo de Higgs deverá ter pelo menos uma nova partícula associada: o “bosão de Higgs”(segundo a Teoria Supersimétrica, podem existir vários bosões de Higgs dos quais o mais ligeiro terá uma massa de 100 GeV).
Em termos teóricos, o bosão de Higgs não é bem uma partícula independente, mas apenas a manifestação da excitação do campo de Higgs que será a “barreira fantasma” que nos impede de compreender a verdadeira natureza da matéria. Será um campo de massa no qual todo o Universo está mergulhado e quando recebe energia, uma parte do campo transforma-se em partículas mediadoras de massa, nomeadamente materializa-se no bosão de Higgs.

A esperança de encontrar o bosão de Higgs está agora no novo LCH, grande acelerador de colisões do CERN, que produz colisões entre protões e anti-protões com energias que vão até aos 14.000 GeV. No dia 10 de Setembro foram enviados 2 feixes de protões, em sentido oposto, cada feixe com uma espessura inferior à de um cabelo. Espera-se não só identificar o bosão de Higgs como muitas outras partículas supersimétricas que desvendem todos os segredos da matéria. O bosão de Higgs ao decompor-se rapidamente fornece a massa necessária e suficiente para justificar a existência de matéria por via de uma multitude de partículas simétricas dos quarqs e leptões, agrupados sob o nome de fermiões , e das partículas mediadoras de forças, os bosões. Cada bosão terá um “sócio” na família dos fermiões e reciprocamente cada fermião tem um parceiro na família dos bosões.
Um dos bosões pode ser o gravitão, a partícula desconhecida que seria a mediadora da força da gravidade que não é descrita no Modelo Padrão, mas que poderia dar origem a um novo Modelo Padrão Relativista que uniria todas as forças da matéria num único Modelo conceptual (o sonho de Einstein).

É tudo extremamente complicado e, por isso, na altura, o ministro britânico da ciência ofereceu um prémio avultado ao físico que lhe explicasse de uma maneira fácil, o que é um Bosão de Higgs numa única folha de papel.
O vencedor foi o cientista David Miller que apresentou a sua explicação sob a forma de cinco desenhos. No primeiro há uma sala cheia de espectadores que corresponde ao espaço vazio ocupado pelo campo de Higgs. A dada altura entra a senhora Tatcher e à sua passagem forma-se um aglomerado de admiradores que a cumprimentam e criam uma resistência, tal como uma partícula que adquire massa ao deslocar-se no campo de Higgs. Mas também pode suceder que, em vez da personalidade, seja apenas um rumor imaterial que passa de boca em boca pela sala e que cria zonas de excitação semelhantes às da passagem da personalidade, com o conjunto de pessoas sentadas que se agitam e voltam-se para ouvir e transmitir o rumor a outro grupo que vai passando até toda a sala estar inteirada do mesmo.

Há pois dois tipos de eventos físicos susceptíveis de adquirirem massa e tornarem-se matéria e, naturalmente, anti-matéria.
Só que não tem havido uma explicação plausível para a quase inexistência de anti-matéria quando os modelos da origem do Universo admitem que se tenha formado inicialmente tanta matéria como anti-matéria.
A experiência feita em tempos no acelerador linear Slac de Stanford nos EUA teria revelado a razão porque quase não existe anti-matéria no estado natural e que residiria na taxa de desintegração dos instáveis mesões B e anti-B não ser a mesma em ambos. Aí os anti-B desaparecem menos que os B.
Porquê? Não se sabe ainda, nem qual o efeito real na matéria, nomeadamente na ligação entre protões e neutrões que é da responsabilidade dos piões. É a isso que o “Big CERN Bang” vai procurar dar resposta.
Mas vamos ter de esperar muito tempo pela resposta: as experiências que já se iniciaram como vimos atrás, geram dados que dão para fazer, por ano, uma pilha de CDs de 20 kms de altura!

BIBLIOGRAFIA:
- Pesquisas no GOOGLE.
- Artigo de Virgílio Azevedo no EXPRESSO de 6 de Setembro.

Etiquetas:

10 Comentários:

Às 12 setembro, 2008 15:35 , Anonymous Olhos de Mel disse...

É meu amigo lindo, a física e seus emaranhados de problemas a procura de respostas.
Bom fim de semana! Beijos

 
Às 12 setembro, 2008 18:36 , Blogger sagher disse...

a fisica das particulas pode vir, não só a dar-nos a ideia de como tudo começou, como pode abrir caminhos fantasticos em outros campos da ciencia.

 
Às 12 setembro, 2008 19:13 , Blogger Peter disse...

Olhos de mel

Também pode ser "ilusão" a criar a excitação no campo.

Bom fds para você também.

 
Às 12 setembro, 2008 19:16 , Blogger Peter disse...

sagher

Nomeadamente no campo da medicina, com a possibilidade da detecção de cancros no seio numa fase inicial, quando ainda têm apenas poucos milímetros.

 
Às 15 setembro, 2008 13:58 , Blogger vbm disse...

Bom! Eu comento. Mas, já sabes, preliminares lógicos da questão em investigação. E, então, observo isto.

i) O mais provável, talvez vá ser não se identificar o bosão hipostasiado nas equações do sistema; caso em que a pesquisa manterá o mesmo objectivo: encontrá-lo;

ii) Se for identificado, é provável, talvez, que fique sem se saber se esse bosão é simples ou não; no que permanecerá uma indeterminação última do sistema explicativo (as coisas podem mudar).

iii) Pode não se identificar o bosão de Higgs e conseguir obter a certeza experimental que ele não existe! Seria o resultado teoricamente mais revolucionário, pois exigiria fundamentar o conhecimento que há da física quântica noutra física de que nada sabemos até ao presente!


Tu já sabes que eu não sei nada de física nem de astrofísica nem sequer, em rigor, de lógica, mas é neste domínio que tento "intuir" cada ponto de situação...

abraço,
Vasco

 
Às 15 setembro, 2008 18:51 , Blogger Peter disse...

vbm

Em geral, um campo em Física tem uma partícula associada. Por exemplo o campo electromagnético tem associada a partícula (de luz, visível ou invisível) a que chamamos fotão. Também deverá haver uma partícula (bosão Higgs) associada ao campo de Higgs. Esperou-se vinte anos para o evidenciar num acelerador e quando vieram os primeiros sinais, o acelerador do LEP do CERN teve de fechar para permitir a construção do super-gigante de 27 quilómetros. Foi entre Abril e Maio de 2000 que se acelerou com a máxima energia e perícia electrões contra anti-electrões (positrões) e das muitas milhares de colisões detectaram-se uma dúzia de novas partículas que os físicos do CERN admitem serem os tão esperados bosões de Higgs.
Simplesmente a quantidade detectada não era significativa e não permitia por isso tirar conclusões definitivas.

Abraço e boa semana.

 
Às 15 setembro, 2008 19:37 , Blogger vbm disse...

:) Giro! Deve ser interessante seguir o desenvolvimento destas pesquisas com o cuidado e a atenção com que o fazes.

E vê: se no campo de Higgs nenhuma partícula surgir com massa, aí teremos uma situação surpreendente de uma porção do universo em que algo devia ocorrer e... nada ocorre!

Como, porém, sem o evento de tais partículas, no dito campo onde se requer o bosão de Higgs, o nosso sistema explicativo da evolução do universo fica sem verificação experimental, teremos nesse caso de convir que ignoramos o que o possa validamente sustentar, justificar causalmente.

Assim sendo, ou tudo repousa na indeterminação ou há uma física mais fundamental que nos é inacessível.

Se, por outro lado, ele vier a ser detectado e conhecido e reconhecido talvez nos devamos contentar com o jogo actual da física das partículas, posto que encaixam bem nas equações, MAS...

Continua o desagradável mistério de só termos explicado 4% da massa do universo o que é francamente pouco e até 'rídiculo'!

 
Às 15 setembro, 2008 21:58 , Blogger heretico disse...

gosto de "mergulhar" na vertigem do universo. fisica e poesia! qual a diferença? cada vez mais "falam" do mesmo. (parece-me...)

excelente.

abraços

 
Às 15 setembro, 2008 22:06 , Blogger Peter disse...

vbm

Como digo no artigo:

O bosão de Higgs ao decompor-se rapidamente fornece a massa necessária e suficiente para justificar a existência de matéria por via de uma multitude de partículas simétricas dos quarqs e leptões, agrupados sob o nome de fermiões , e das partículas mediadoras de forças, os bosões.

Portanto é ele que gera a massa das partículas simétricas dos quarks e leptôes, constituintes dos átomos, tal como no mundo macroscópico a viscosidade de um fluido gera forças que se opõem à sua penetração e sem criação de massa o Universo seria uma imensidade de partículas ziguezaguiando loucamente.

Por isso e porque ainda não foi seguramente identificado, também lhe chamam a "partícula de Deus".

Tens toda a razão:

75% do Universo não sabemos o que é. Sabemos que a força negra é a responsável pela expansão do Universo, enquanto que a matéria negra actua contra a força da gravidade.

P.S. - Não posso deixar de me encontrar satisfeito pois o artigo já está no GOOGLE em "bosão de Higgs".

 
Às 15 setembro, 2008 22:13 , Blogger Peter disse...

heretico

É apaixonante, porém estou sempre receoso de não ser suficientemente preciso, mas penso que o importante é transmitir a ideia geral, tão correcta como possível.

Abraço

 

Enviar um comentário

Subscrever Enviar comentários [Atom]

Hiperligações para esta mensagem:

Criar uma hiperligação

<< Página inicial