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.