Posted by: Aba Cohen | December 12, 2011

CERN anuncia Boson de Higgs

Para ler as notícias mais recentes, confirmando a desconberta e suas implicações, clique aqui e vá para o que publicamos em 03 e 04/07/12 – o texto abaixo é de 2011 e é mantido aqui por raões históricas. 

Este post foi divulgado na 2a-feira dia 12/12/11 e confirmado em 100% pelo que ocorreu no dia seguinte – mantemos o texto original:

Deverá ocorrer nesta 3ª-feira, 13/12/2011 (amanhã), um dos anúncios mais esperados pela Comunidade Científica, referente à análise de uma grande profusão de dados gerados no LHC (Large Hadron Collider) e acumulados nos últimos meses, visando a descoberta do Bóson de Higgs. O anuncio deverá ser feito às 14hs –no horário da Suíça ou 11hs no horário brasileiro de verão- pelo diretor geral do CERN (the European Organization for Nuclear Research), Rolf-Dietter Heuer, junto com os chefes dos principais experimentos instalados nos detectores ATLAS e CNS do LHC.

Para entender melhor o que é o Bóson de Higgs e sua relevância para a Física Contemporânea, é importante situar essa partícula no contexto da proposta denominada Modelo Padrão de partículas e campos (MP): Esta proposta corresponde a um conjunto de teorias baseadas em princípios de grande abrangência e elegância da Física Contemporânea. Dentre estes encontramos os princípios de conservação da energia, carga, spins, momentum linear e angular, além de uma grande dose de argumentos de simetria. O grande objetivo do MP, desenvolvido a partir da segunda metade do Século XX, é a busca de elementos de ligação entre três das quatro forças da natureza (nuclear forte, nuclear fraca, eletromagnética) e eventualmente a gravitacional, visando à unificação de todas as teorias num corpo único e autoconsistente.

Ao contrário das “Teorias de Cordas”, que inclui as “Branas” e outros elementos pluri-dimensionais, sem propor qualquer tipo de experimento para comprová-los ou negá-los -portanto não se enquadrando como Teoria Científica-, o MP se baseia e propõe um sem-número de experimentos, procurando e encontrando diversas peças de um gigantesco quebra-cabeças. Os diversos casos de sucesso dessa busca incluem a proposta de Glashow, Salam e Weinberg –Prêmio Nobel de Física de 1979– que conseguiram unificar a Força Nuclear fraca (responsável por algumas reações nucleares como a emissão beta) com a força eletromagnética, através da denominada Teoria Eletrofraca. Outras buscas bem sucedidas de teorias unificadoras aconteceram ao longo do Século XX; entre elas está a proposta de Murray Gellman –Prêmio Nobel de Física de 1969- que reduziu algumas centenas de partículas sub-atômicas, denominadas hadrons (partículas pesadas), a 3 pares de quarks que, devidamente combinados conduzem a um sem-número de emanações da matéria, incluindo os prótons e nêutrons, observadas em reações nucleares. Além dos quarks, as teorias unificadoras conseguiram reduzir os léptons (partículas leves, como o elétron) a outras 6 partículas. Em outras palavras, a Física Contemporânea consegue reduzir nosso Universo à interação de 12 diferentes tipos de partículas atuando entre si através de 4 possíveis tipos de forças, como já mencionado.

O Bóson de Higgs é uma partícula prevista com base no MP cuja função é a de conferir a componente inercial (massa) às partículas conhecidas. Por se tratar de uma peça faltante no quebra-cabeças do MP, grandes investimentos vem sendo feitos na busca desse componente fundamental da matéria, também conhecida como “Partícula de Deus”. Sua busca está sendo feita pela análise de uma miríade de informações geradas no ATLAS e CNS nos últimos meses, numa estreita janela de energia situada entre 114 GeV e 141 GeV, já que é nesse intervalo que deve estar situada a tão procurada partícula. Ao que tudo indica, por informações já liberadas, as chances de que novas partículas –efetivamente encontradas nesse intervalo- sejam mesmo o tão procurado Bóson de Higgs, é de 95%, um valor ainda baixo para se confirmar com certeza que ele foi encontrado. Assim, precisaremos esperar talvez mais um ano acumulando dados e dispendendo alguns milhões de dólares na busca da “Partícula de Deus”.

E é exatamente sobre os gastos com a pesquisa que finalizo este post, comentando sobre os investimentos feitos em pesquisa fundamental: Ainda que os grupos defensores das Teorias de Cordas tenham recebido polpudos investimentos nas décadas de 1980-1990, sem chegar a uma teoria convincente, é importante lembrar que os grupos de pesquisa atrelados ao MP acumularam nas últimas décadas dezenas de bilhões de dólares investidos na pesquisa teórica e experimental. O LHC é um excelente exemplo do prestígio desses grupos – Trata-se de um complexo arranjo de equipamentos científicos distribuídos ao longo de 27km de túneis, a 100 m de profundidade, na fronteira entre França e Suíça, um dos componentes do CERN. O anuncio a ser proferido nesta 3ª-feira, 13/12/2011 pode revelar ao mundo –talvez ainda com certeza limitada- se esta peça fundamental da natureza foi, ou ainda não, encontrada. Se um dia for encontrada, para que servirá? por enquanto essa pergunta é igual a “para que serve um bebê?”, ninguém sabe responder! Nem por isto o MP poderá ser considerado a Teoria de Tudo, já que muito ainda tem que ser pesquisado para englobar a Gravidade nesse elenco. Mesmo que tenhamos um resultado inconclusivo, os benefícios que o CERN já gerou para a Humanidade são muito superiores às poucas dezenas de bilhões de dólares ali investidos. Haja visto a WWW que surgiu ali, diante da necessidade de os pesquisadores se comunicarem, via computador, nos anos 1960 e 1970.


Responses

  1. Professor,
    É absolutamente claro para mim que o princípio da conservação, seja ele de energias, momentos, cargas elétricas, spins, etc., deverão estar associados às condições gerais de simetria. Em outras palavras, as leis de conservação estão associadas às possiveis geometrias que poderão coexistir em um universo dinâmico como o observado.
    Mas as leis de conservação só terão validade a partir de processos de ruptura de equilíbrio.
    Imagino que o LHC ao produzir energias da ordem de 140 GeV produza uma ruptura localizada, na geometria do Laboratório, que viabilizaria uma nova geometria na qual seria possivel conservar o Boson de Higgs.
    É lícito imaginar que as condições de simetria dessa nova geometria não sejam exatamente as mesmas das observadas na nossa natureza. E dessa forma, o princípio da conservação do Boson de Higgs nela, natureza, não se verificará. Ele não será conservado.
    Agora a pergunta: as energias geradas no LHC ainda que muito grandes, são modestas em relação às energias observadas no universo.
    A possível existência do Boson de Higgs em energias da ordem de 140 GeV seria suficiente para conferir a componente inercial das particulas do universo primordial sob a ação de energias centenas de milhares de vezes superiores a essa?

    • Olá Léo, respondo às 2 perguntas: a energia no LHC – se considerar a densidade por unidade de volume- é fantasticamente elevada e pode ser comparada ao que ocorreu um pouco depois do Big Bang. Quanto aos 140 GeV, é um valor de energia de partículas detectadas no LHC em condições extremas; não se trata de energia de repouso. Se fizer a conta verá que 140 GeV corresponderia a uma massa (de repouso) de 2,5 x 10^-25Kg, portanto maior que a massa de repouso do elétron (10^-30 Kg) e portanto não dá para entender mesmo como o Boson de Higgs poderia coonferir massa ao elétron se tivesse uma massa maior que a deste. Em resumo não dá para saber a massa de repouso do Boson de Higgs sem saber sua velocidade – certamente algo bem perto de “c”.

  2. e então professor, você pode acompanhar o anuncio?

    • Olá Thiago, não vi em tempo real, mas tudo que foi divulgado na entrevista estava no post, até mesmo o intervalo de confiança (95% de certeza) que é muito pouco para poder dar a certeza da descoberta. Para que o texto se mantenha atual, peguei esta sua deixa e inclui uma sentença de abertura, confirmando a previsão – sem tocar no texto original. Obrigado pela deixa e por continuar nos acompanhando.

  3. Quer dizer então que estamos diante de uma encruzilhada onde nenhum dos caminhos leva à solução do problema.
    Se a massa de repouso do bóson de Higgs é cinco ordens de grandeza superior à massa do elétron (100.000 vezes) a 140 GeV, então a energia do experimento deveria ser consideravelmente menor que a relatada. Deveria ser pequena o suficiente para conferir a esse bóson, uma massa próxima de zero em valor absoluto. Uma massa muito próxima da massa do fóton que é considerada estritamente nula.
    No meu entender, os cientistas estão procurando o bóson de Higgs onde ele nunca poderia existir com a finalidade de conferir inércia à matéria.
    O problema se torna um problemão, na medida em que, para conferir inércia à matéria ele deveria existir nas condições do universo primordial. Em tal universo, a energia por unidade de volume deveria ser bem maior que a faixa de energia pesquisada pelo CERN.
    Por outro lado, a teoria do Big Bang, ainda vigente, deveria dar abertura para um mecanismo estranho destinado a permitir a existência de um “campo de energia” suficientemente pequeno para conferir as condições iniciais da existência do bóson de Higgs. E mais, as velocidades relativas de deslocamento dele, nesse campo, medidas em qualquer referencial, deveriam ser muito pequenas em relação à velocidade de expansão acelerada do universo primordial. A teoria da relatividade mostra que os valores das massas crescem à medida que crescem as velocidades de deslocamento.
    Se levarmos em conta a teoria do Big-Bang, esse campo de energia não acompanharia a expansão acelerada do restante do universo. A faixa de atuação desse bóson, seria muito restrita para explicar a inércia global do universo.

  4. pelo que pesquisei, este Bóson ainda não foi confirmado….. ainda não encontrei nenhuma reportagem falando abertamente que ele existe… tem em algum lugar a comprovação de que a experiência deu certo?

    • Olá Paula, você tem razão quanto às reticências no anuncio do Boson de Higgs e explico as 2 coisas (sua dúvida e a deles): São bilhões de dados a serem coletados e analisados para filtrar o que é novidade, do que é já conhecido e do que é ruido de informação (portanto não real). A complexidade nas análises é tal que o CERN desenvolveu um processo de computação em paralelo (dnominado GRID) que utiliza toda a capacidade local e também a capacidade de cálculo em outros computadores, incluindo microcomputadores pessoais de membros da equipe. O trabalho é dividido em “equipes de computadores” que fazer segundas redistribuições… e depois reunem de volta. O que se encontrou desses sinais “confiáveis” (explico as aspas mais abaixo) INDICAM que as chances do boson ter sido detectado são bastante elevadas, mas não têm 100% de certeza, e nesse contexto, um anuncio errado pode ser fatal para a reputação da equipe que já gastou vários bilhões de US$. Daí a cautela. As aspas se referem ao fato de que muitas evidencias podem encaixar em fatos desvinculados do que procuram e as filtragens sucessivas são necessárias, em especial no emaranhado de uma multidão de informações. Com certeza os sinais são fracos e até que se encontre um modo preciso de achar a partícula, teremos que esperar.


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