Primeira detecção de interação do bóson de Higgs com um múon é considerada uma importante transposição de fronteira científica
Isso é importante porque abre caminho para o estudo de como o campo de Higgs – responsável por “dar materialidade à matéria”, ou seja, dar-lhe massa – com as partículas mais leves que compõem o chamado Modelo Padrão da Física.
Primeira detecção de interação do bóson de Higgs com um múon é considerada uma importante transposição de fronteira científica
Análises trabalhosas“O evento físico foi registrado em 2018, mas teve que passar por análises extremamente trabalhosas antes de ser reconhecido de maneira inequívoca. O fato de o CMS ter obtido essa medida complexa é mais uma demonstração do alcance do detector para explorar os detalhes do mecanismo de Higgs”, disse à Agência Fapesp o físico Sérgio Novaes, professor titular da Universidade Estadual Paulista (Unesp) e líder do
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Sprace(São Paulo Research and Analysis Centre), um grupo de pesquisa atuante no LHC, apoiado pela Fapesp.“Depois da descoberta do bóson de Higgs, as colaborações internacionais do Cern confirmaram experimentalmente as predições do Modelo Padrão quanto ao acoplamento dele com todas as partículas pesadas. Essa comparação foi estendida agora ao múon, um resultado bem mais difícil de alcançar,” explicou Novaes.
Segundo o Modelo Padrão, é o campo de Higgs que fornece massa a todas as partículas conhecidas. O bóson de Higgs é o quantum, ou quantidade mínima de energia, desse campo.No contexto experimental, o bóson de Higgs é obtido por meio da energia gerada em colisões de prótons. Como sua massa é muito grande, ele é instável e decai rapidamente em outras partículas mais leves. Por meio dos diferentes canais de decaimento, é possível calcular as forças de interação entre o campo de Higgs e as partículas resultantes.
E comparar os resultados com as previsões do Modelo Padrão permite testar a teoria e lança luz sobre o processo pelo qual as partículas fundamentais adquirem massa.Façanha científica“O Higgs acopla-se a todas as partículas fundamentais com uma intensidade proporcional à massa dessas partículas. Assim, a interação é mais forte, e por isso mais fácil de medir, quando as partículas são bastante pesadas. É o caso dos bósons W e Z, intermediários da interação fraca, e dos férmions quarks top e bottom e lépton tau – sendo todos estes férmions partículas de terceira geração, cujo acoplamento com o Higgs já havia sido detectado anteriormente. O múon é um lépton de segunda geração, muito mais leve do que as partículas mencionadas. A detecção de seu acoplamento com o Higgs foi uma grande façanha científica,” explicou Novaes.
A chance de um bóson de Higgs decair em múons é de uma em 5 mil, aproximadamente. Além disso, quando o decaimento realmente acontece, o par de múons resultante fica “escondido” no meio de mil outros pares de múons, gerados pelo decaimento de outras partículas envolvidas no processo. É preciso isolar e identificar cada um desses pares para saber se corresponde ou não ao resultado esperado.
“O acoplamento com o múon era considerado a próxima fronteira a ser explorada para o entendimento da interação do bóson de Higgs com as partículas mais leves. Essa fronteira foi agora transposta,” comemorou Novaes.