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Unesp integra equipe que verificou existência do Bóson de Higgs

Publicado em 10 outubro 2013

O Prêmio Nobel de Física de 2013 foi concedido dia 8/10 ao belga François Englert e ao britânico Peter Higgs por seus trabalhos teóricos sobre como as partículas adquirem massa, propostos separadamente em 1964.

A Academia Real de Ciências da Suécia, que confere o prêmio, afirmou que escolheu os físicos pela "descoberta teórica de um mecanismo que contribui para nossa compreensão da origem da massa de partículas subatômicas, que recentemente foi confirmado por meio da descoberta da partícula fundamental prevista pelos experimentos Atlas e CMS (Compact Muon Solenoid ou Solenóide Compacto de Múons) no Grande Colisor de Hádrons (LHC) do Cern (Organização Europeia de Pesquisas Nucleares)", situado na Suíça.

"O prêmio vem reconhecer o esforço de quase meio século de grande parte da comunidade dos físicos de altas energias, teóricos e experimentais, em busca de um modelo consistente para descrever as interações subatômicas", afirma Sérgio Novaes, professor do Instituto de Física Teórica (IFT), Câmpus de São Paulo, da Unesp, membro da Colaboração CMS e coordenador do projeto Sprace, sigla inglesa para Centro de Pesquisa e Análise de São Paulo.

De acordo com Novaes, apesar da proposta do mecanismo de geração de massa dos bósons intermediários feita por Brout, Englert, Higgs, Kibble, Guralnik e Hagen em 1964 ter sido recebida com ceticismo na época, ela acabou se impondo com o sucesso do Modelo Padrão, que fazia uso desses conceitos, e com a incapacidade de se criar um mecanismo alternativo.

Novaes lembra que, após uma longa jornada, que envolveu a construção de vários aceleradores de partículas, foi com grande entusiasmo que vimos a descoberta do bóson de Higgs ser anunciada em 4 de julho de 2012 pelos experimentos Atlas e CMS do Large Hadron Collider.

"É com grande orgulho que podemos dizer que a Unesp acompanhou de perto essa conquista como parte da Colaboração CMS do Cern, que ajudou a verificar a existência do bóson de Higgs e justificou a concessão do Nobel de Física de 2013", conclui.

Partícula de Deus

A referida partícula ficou conhecida como o "bóson de Higgs" ou, ainda, "partícula de Deus". "A teoria premiada é uma parte central do Modelo Padrão das partículas físicas que descreve como o mundo é construído", disse a academia em comunicado. "De acordo com o Modelo Padrão, tudo, de flores e pessoas a estrelas e planetas, consiste de apenas alguns blocos de construção: partículas de matéria.

"Como os resultados do Cern, apresentados desde julho de 2012, com posteriores confirmações neste ano, foram considerados uma das maiores notícias da física nas últimas décadas, o Nobel para Englert e Higgs já era amplamente esperado.Em julho de 2012, cientistas participantes do Cern (sigla em inglês para Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear) anunciaram em Genebra a descoberta de uma nova partícula. A massa de cerca de 125 GeV (sigla para a medida de energia de Gigaeletron-volt) encontrada apresenta grande possibilidade de ser o bóson de Higgs (partícula fundamental responsável pela massa das partículas elementares), apelidado informalmente de "partícula de Deus".

"Apesar dos eventos sugerirem que estejamos diante do bóson de Higgs, a confirmação de que se trata realmente da partícula predita pelo Modelo Padrão requer mais medidas comparativas", comentou, na ocasião, Sérgio Novaes. "As intensidades do acoplamento do Higgs com as diferentes partículas (como os fótons) são previstas pelos modelos matemáticos e esse seria o teste definitivo. No entanto, isso ainda poderá levar um certo tempo já que requer que mais dados sejam coletados.

"A descoberta foi considerada pelo físico Eduardo Gregores, professor da Universidade Federal do ABC e membro do Sprace, a mais importante da Física de Altas Energias nos últimos 45 anos.

Os resultados obtidos nos aceleradores de partículas do LHC (Large Hadron Collider ou Grande Colisor de Hádrons) do Cern, o Atlas (A Toroidal LHC ApparatuS ou Dispositivo Instrumental Toroidal para o LHC) e o CMS são consistentes com o que seria esperado nos cálculos matemáticos para os valores de massa do bóson de Higgs do Modelo Padrão. No entanto, mais dados ainda são necessários para estabelecer se essa nova partícula tem todas as propriedades do bóson de Higgs.

O anúncio foi feito da sede do Cern, em Genebra, na fronteira franco-suíça, e transmitido pela internet. No Brasil, pesquisadores e jornalistas acompanharam o evento em tempo real no laboratório computacional do Sprace, no IFT, numa promoção conjunta com a Assessoria de Comunicação e Imprensa da Reitoria da Unesp.

"Hoje em dia uma nova descoberta nessa área só é aceito pelas publicações científicas, e consequentemente pela comunidade científica, caso ele tenha uma chance de um em quase dois milhões de ocorrer por acaso. Em outras palavras, ele tem que ter 99,999943% de chance de ser verdadeiro. Hoje, chegou-se a este patamar: a chance de que o excesso observado em nossos dados seja devido a flutuações estatística - e não a um novo fenômeno - é de menos de 1 em um milhão e setecentos mil." afirmou Gregores.

Método

Para se encontrar as partículas elementares, dois prótons, elementos formadores dos núcleos dos átomos junto aos nêutrons, são acelerados com um alto nível de energia e se chocam. Nessa colisão, podem ser formadas partículas pesadas (com alto nível de energia). Esse conjunto de elementos formados constitui um evento.

A nova partícula encontrada está localizada em eventos com massa de cerca de 125 GeV. Em Física de Altas Energias, para se determinar uma descoberta, os eventos devem superar 5 vezes o desvio padrão, ou seja, medida de quão inesperado um conjunto de dados é se a hipótese for verdadeira. Com isso, a probabilidade dos eventos flutuarem por acaso por esse valor é de uma em dois milhões. Segundo Novaes, os dados obtidos acerca dessa nova partícula atinge essa exigência, com mais de 95% de confiança.

Os dados de CMS também descartam a existência do bóson de Higgs predito pelo Modelo Padrão nas faixas de 110 a 122,5 GeV e de 127 a 600 GeV com um nível de confiança de 95%. Massas inferiores já haviam sido excluídas por outros experimentos do CERN no mesmo nível de confiança. O LHC continua a fornecer novos dados a uma alta velocidade. Até o final de 2012, o CMS espera mais do que triplicar a quantidade de dados acumulados até hoje. "Estes dados permitirão ao CMS elucidar a natureza desta partícula recém-observada", explica Novaes.

Sobre o Mecanismo de Higgs

O mecanismo de Higgs foi proposto independentemente por vários cientistas nos meados da década de 1960 como uma forma consistente de se construir uma teoria contendo partículas com massa. Posteriormente, em 1967, foi incorporado por Weinberg em uma teoria descrevendo as interações fracas e eletromagnéticas, o hoje chamado de Modelo Padrão.

Desde então, vem-se buscando descobrir a partícula remanescente desse mecanismo, o bóson de Higgs. Apesar do sucesso do Modelo Padrão na descrição de fenômenos e na descrição de outras partículas, o bóson de Higgs, ingrediente fundamental do modelo, não havia ainda se manifestado nos dados experimentais dos mais diversos aceleradores que participaram dessa busca nos últimos 45 anos.

Sprace

O Sprace teve participação ativa no experimento DZero do Fermilab, nos Estados Unidos, que operou até setembro de 2011 no Fermilab, e vem desenvolvendo pesquisas junto à Colaboração CMS do CERN, com a qual já publicou mais de 130 trabalhos científicos.

O cluster, conjunto de computadores, do Sprace faz parte do Worldwide Computing Grid do LHC (WLCG) e, através de recursos concedidos pela Fapesp, acaba de agregar mais 64 nós de processamento e aumentar sua capacidade de armazenamento para 1 Petabyte. "O apoio da Fapesp, por meio do nosso projeto temático, tem sido decisivo para nossas atividades de análise de dados do LHC", afirma Novaes.

Portal Unesp