Físicos confirmam finalmente rara interação da Partícula de Deus

azure_radiation / Flickr

Detalhe do LHC, Large Hadron Collider, acelerador de partículas do CERN

Um grupo de físicos da pesquisa ATLAS, da Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear (CERN), confirmaram que o Bóson de Higgs decai para dois quarks bottom – um tipo de interação que tinha se demonstrado muito difícil de provar.

A descoberta, publicada no início do mês de julho na Phys.org, foi realizada através da combinação de dados de dois testes realizados no Grande Colisor de Hádrons (LHC).

O Bóson de Higgs – também conhecido como Partícula de Deus – e seu campo associado desempenham um papel essencial no Modelo Padrão da Física de Partículas. Partículas elementares como os léptons, os quarks e os bósons W e Z “adquirem” suas diferentes massas em virtude dos seus acoplamentos únicos nesse campo.

Os bósons W e Z desempenham o papel de mediador da interação nuclear fraca, assim como os fótons representam no eletromagnetismo.

Como os feixes de fótons penetram uns nos outros, os “sabres de luz eletromagnéticos” permanecem ainda na ficção científica. No entanto, feixes de bósons W e Z podem se repelir um ao outro, tornando-os uma espécie de “sabres de luz de interação fraca”.

A dispersão entre bósons W e Z emitidos por quarks em colisões próton-próton é um processo raro mas, finalmente, foi observado e confirmado pela experiência ATLAS – A Toroidal LHC Apparatus. 

Procedimento experimental

Um dos principais motivos que levou à construção do LHC, o maior acelerador de partículas do mundo, era exatamente estudar esse processo.

Um quark em cada um dos dois prótons em colisão tem que irradiar um Bóson W ou Z. Essas partículas, com uma duração extremamente curta, são capazes de “voar” a uma distância de 0,1×10-15m antes de se transformarem em outras partículas. Já a interação com outras partículas, é limitada a uma faixa de 0,002×10-15m.

Em outras palavras, esses “sabres de luz fracos” se estendem apenas a cerca de 1/10 do raio de um próton e têm que se aproximar um do outro a um 1/500 do raio de um próton. Essa coincidência acontece apenas uma vez a cada 200 bilhões de interações próton-próton, registradas tipicamente em um dia de operações no LHC – é um fenômeno extremamente improvável.

Essa interação permite ao Bóson de Higgs decair para dois quarks bottom. Embora esse tipo de decadência seja responsável por quase 60% de todos os decaimentos da partícula de Deus no LHC, é extremamente complicado identificá-lo entre o enorme número de partículas que também são produzidas por colisões próton-próton em processos que não são relacionados com o Bóson de Higgs

De forma a encontrar essa “agulha no palheiro”, os físicos da ATLAS realizaram, antes de mais, cálculos precisos tendo por base contribuições esperadas em outros processos experimentais.

Só depois, usando dados de um teste realizado no Grande Colisor de Hádrons que envolveu colisões de 13 TeV, a equipe conseguiu detectar o canal de decaimento de quarks bottom com uma significância estatística de 4.9 sigma.

Na Física de Partículas, é necessário que o teste de significância estatística seja de 5 sigma. Dessa forma, há uma alta probabilidade das informações recolhidas não serem apenas acasos ou erros estatísticos.

Tendo em conta a discrepância da significância estatística, os físicos decidiram reforçar os números com outros dados de colisões próton-próton de 7 TeV, recolhidos também no LHC.

Dessa forma, a equipe do ATLAS conseguiu aumentar a significância do procedimento experimental para 5.4 sigma, confirmando assim a observação desses estranhos e raros fenômenos físicos.

O Grande Colisor de Hádrons é o maior acelerador de partículas do mundo, instalado em um túnel com 27 quilômetros de circunferência na fronteira entre a França e a Suíça. Em 2013, o laboratório ganhou destaque na imprensa internacional ao detectar o Bóson de Higgs, a chamada “partícula de Deus”.

Ciberia // ZAP

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2 COMENTÁRIOS

  1. O absurdo é a mania do ocidente medieval brasileiro em colocar o vocábulo judaico cristã DEUS em um efeito cientifico que nada tem a ver com a questão de crenças religiosas.

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