Saiba mais sobre o Bóson de Higgs, a 'partícula de Deus'
Pesquisa com acelerador de partículas na Suíça pode revolucionar teorias da Física.
13 dez2011 - 10h17
(atualizado às 13h07)
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Pequisadores reunidos em torno do Grande Colisor de Hádrons (LHC, na sigla em inglês) prometeram, para esta terça-feira, um anúncio que pode revolucionar a Física. Os cientistas irão divulgar os resultados da caça do Bóson de Higgs, já chamado de "partícula de Deus", considerado pela teoria do Modelo Padrão um elemento fundamental no surgimento do universo.
Os experimentos têm sido feitos no imenso acelerador de partículas (o mais potente já construído) do Cern, laboratório da Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear, na Suíça.
Saiba mais sobre a experiência:
- O que é o Bóson de Higgs?
Segundo teorias da Física, Higgs é uma partícula subatômica considerada uma das matérias-primas básicas da criação do universo. Diferente dos átomos, feitos de massa, as partículas de Higgs não teriam nenhum elemento em sua composição. Elas são importantes porque dão respaldo a uma das mais aceitas teorias acerca do universo - a do Modelo Padrão, que explica como outras partículas obtiveram massa. Segundo essa tese, o universo foi resfriado após o Big Bang, quando uma força invisível, conhecida como Campo de Higgs, formou-se junto de partículas associadas, os Bósons de Higgs, transferindo massa para outras partículas fundamentais.
- Por que a massa é importante?
A massa é a resistência de um objeto às mudanças em sua velocidade. Sem o Campo de Higgs, o universo seria um local muito diferente: partículas viajariam pelo cosmos à velocidade da luz. A forma como o Campo de Higgs transfere massa a outras partículas poderia ser ilustrada com a resistência que um corpo encontra quando tenta nadar em uma piscina. O Campo de Higgs permeia o universo como a água enche uma piscina.
- Como se sabe que o Higgs existe?
Até o momento, não há provas de que Higgs exista. A caça ao Higgs é uma das razões que levaram à construção do imenso acelerador de partículas Grande Colisor de Hádrons (LHC, na sigla em inglês), do Cern (Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear), na Suíça. A primeira vez que se falou da partícula foi em 1964, quando seis físicos, incluindo o escocês Peter Higgs, apresentou uma explicação teórica à propriedade da massa. O Modelo Padrão é um manual de instruções para saber como funciona o cosmos, que que explica como as diferentes partículas e forças interagem. Mas a teoria sempre deixou uma lacuna - ao contrário de outras partículas fundamentais, o Higgs nunca foi observado por experimentos.
- Como os cientistas buscam o Bóson de Higgs?
Ironicamente, o Modelo Padrão não prevê a existência de uma massa exata para o Higgs. Aceleradores de partículas como o LHC são utilizados para pesquisar a partícula em um intervalo de massas. O LHC esmaga dois feixes de prótons próximos à velocidade da luz, gerando outras partículas. Não é a primeira vez que se tenta caçar o bóson. A máquina LEP, que funcionou no Cern entre 1989 e 2000, fez tentativas, bem como o acelerador americano Tevatron, desligado este ano. Esses dados ainda estão sendo analisados e podem ajudar a confirmar ou descartar a existência do bóson. O LHC, o mais potente acelerador de partículas já construído, é responsável por parte, apenas, dos experimentos em busca do Bóson de Higgs.
- Quais evidências os cientistas podem encontrar?
O Bóson de Higgs é instável. Caso seja produzido a partir das bilhões de colisões no LHC, o bóson rapidamente se transformará em partículas de massa menor e mais estáveis. Serão essas partículas os indícios que os físicos poderão usar para comprovar a existência do bóson, que aparecerão como ligeiras variações em gráficos usados pelos cientistas. Portanto, a confirmação se dará a partir de uma certeza estatística.
- E se o Bóson de Higgs não for encontrado?
Caso se comprove que o Bóson de Higgs não existe, a teoria do Modelo Padrão teria de ser reescrita. Isso poderia abrir caminho para novas linhas de pesquisa, que podem se tornar revolucionárias na compreensão do universo, da mesma forma que uma lacuna nas teorias da Física acabou levando ao desenvolvimento das teses da mecânica quântica, há um século.
O Grande Colisor de Hádrons (LHC, na sigla em inglês) é o maior acelerador de partículas do planeta e teve custo avaliado em cerca de US$ 10 bilhões
Foto: Cern / Divulgação
O acelerador tenta reproduzir as condições do universo logo após o Big Bang
Foto: Cern / Divulgação
Um dos objetivos dos cientistas no LHC é tentar descobrir o bóson de Higgs, a única partícula do modelo padrão da física de partículas que ainda não foi confirmada
Foto: Cern / Divulgação
O modelo explica o comportamento e as interações das partículas fundamentais que constituem a matéria ordinária, da qual somos feitos
Foto: Cern / Divulgação
O LHC faz as partículas darem voltas em um túnel de 27 km na fronteira entre Suíça e França
Foto: Cern / Divulgação
Viajando a 99,9% da velocidade da luz, as partículas colidem com outras na direção oposta e os cientistas observam os resultados
Foto: Cern / Divulgação
Existem quatro locais onde ocorrem as colisões ao longo do túnel, cada um com um enorme detector
Foto: Cern / Divulgação
Somente o CMS (sigla em inglês para solenoide compacto de múons) pesa 12,5 mil toneladas
Foto: Cern / Divulgação
O CMS e o Atlas são os dois detectores que buscam o bóson de Higgs. Segundo a agência BBC, o CMS custou US$ 458 milhões
Foto: Cern / Divulgação
O Atlas tem 45 m de comprimento, 25 m de altura e 7 toneladas
Foto: Cern / Divulgação
Além do bóson de Higgs, o Atlas busca dados sobre outras dimensões de espaço - além das três que estamos acostumados -, matéria escura e outros
Foto: Cern / Divulgação
Foi no Alice que os cientistas registraram colisões de átomos de chumbo, em sua busca pelas condições iniciais do universo
Foto: Cern / Divulgação
Essas colisões chegaram a temperaturas inéditas em experimentos realizados pelo homem: 10 trilhões de °C
Foto: Cern / Divulgação
A estrutura cilíndrica do Super-Kamiokande é formada por 50 mil t de água pura rodeada por mais de 13 mil tubos fotomultiplicadores
Foto: Kamioka Observatory, ICRR (Institute for Cosmic Ray Research), The University of Tokyo / Divulgação
O Super-Kamiokande é observatório de neutrinos localizado a 1 km debaixo da terra, em uma mina na cidade de Hida, no Japão
Foto: Kamioka Observatory, ICRR (Institute for Cosmic Ray Research), The University of Tokyo / Divulgação
A estrutura cilíndrica tem 42 m de altura e 39,3 m de largura
Foto: Kamioka Observatory, ICRR (Institute for Cosmic Ray Research), The University of Tokyo / Divulgação
O Super-K, como também é chamado, para procurar por decaimento de próton, detectar neutrinos de qualquer supernova que possa existir em nossa galáxia e estudar neutrinos solares e neutrinos atmosféricos
Foto: Kamioka Observatory, ICRR (Institute for Cosmic Ray Research), The University of Tokyo / Divulgação
O Super-Kamiokande é o maior detector de radiação Cherencov aquático do mundo
Foto: Kamioka Observatory, ICRR (Institute for Cosmic Ray Research), The University of Tokyo / Divulgação
Radiação Cherencov é uma radiação eletromagnética que pode ser visível
Foto: Kamioka Observatory, ICRR (Institute for Cosmic Ray Research), The University of Tokyo / Divulgação
Essa radiação provém da interação de um neutrino com os núcleos dos átomos das moléculas de água
Foto: Kamioka Observatory, ICRR (Institute for Cosmic Ray Research), The University of Tokyo / Divulgação
A construção do Super-K começou em 1991 e a primeira observação foi feita em 1996
Foto: Kamioka Observatory, ICRR (Institute for Cosmic Ray Research), The University of Tokyo / Divulgação
A operação do Super-Kamiokande é feita com a colaboração de 110 pessoas e 30 institutos do Japão, Estados Unidos, Coreia, China, Polônia e Espanha
Foto: Kamioka Observatory, ICRR (Institute for Cosmic Ray Research), The University of Tokyo / Divulgação
Um dos propósitos do experimento é revelar as propriedades do neutrino
Foto: Kamioka Observatory, ICRR (Institute for Cosmic Ray Research), The University of Tokyo / Divulgação
Em 1998, os cientistas descobriram mudanças nos tipos de oscilações de neutrinos no voo na observação de neutrinos atmosféricos
Foto: Kamioka Observatory, ICRR (Institute for Cosmic Ray Research), The University of Tokyo / Divulgação
A observação das propriedades do neutrino pode ajudar o entendimento de como a matéria foi criada no começo do Universo
Foto: Kamioka Observatory, ICRR (Institute for Cosmic Ray Research), The University of Tokyo / Divulgação
O Supercondutor Supercolisor (SSC, na sigla em inglês) seria o maior acelerador de partículas já criado pelo homem
Foto: Fermilab / Divulgação
Ele começou a ser construído perto de Waxahachie, no Estado americano do Texas
Foto: Fermilab / Divulgação
O projeto, que começou a ser construído em 1991, custaria US$ 12 bilhões. A ideia é que ele fosse capaz de recriar as condições do Big Bang
Foto: Fermilab / Divulgação
O SSC aceleraria prótons através de um tubo de 87 km a uma velocidade aproximada à da luz
Foto: Fermilab / Divulgação
Em 1993, o Congresso americano cancelou a construção - que já havia gastado US$ 2 bilhões e criado 12 km de túneis -, por achar o SSC caro demais, e decidiu priorizar outro projeto: o da Estação Espacial Internacional
Foto: Fermilab / Divulgação
Em 31 de outubro de 2000, um foguete partia do cosmódromo Baikonur, no Cazaquistão - com três tripulantes a bordo. Eram os primeiros ocupantes a viver na Estação Espacial Internacional (ISS, na sigla em inglês)
Foto: AFP
A ISS foi construída com os esforços das agências espaciais japonesa (Jaxa), canadense (CSA), americana (Nasa), russa (Roscosmos) e 11 membros da Agência Espacial Europeia (ESA, na sigla em inglês): Bélgica, Dinamarca, França, Alemanha, Itália, Holanda, Noruega, Espanha, Suécia, Suíça e Reino Unido
Foto: AFP
A ISS tem 419.857 kg, o equivalente a 320 carros. O espaço interno é de 900 m³, o equivalente ao de um Boeing 747
Foto: AFP
Em 10 anos de ocupação ininterrupta, foram mais de 600 experimentos realizados na estação
Foto: AFP
Segundo a agência EFE, estima-se que o custo total da ISS tenha chegado a US$ 100 bilhões
Foto: Getty Images
O próximo projeto megalômano? Um dos candidatos é uma viagem a Marte. O presidente americano, Barack Obama, já afirmou que espera que a viagem seja feita em 2035
Foto: Nasa / Divulgação
Na Rússia, a agência espacial do país (Roscosmos) e a europeia (ESA) já realizam uma simulação de um possível voo ao planeta vermelho, com décadas de antecedência
Foto: ESA / Divulgação
Astronautas passam pelas mesmas condições que teriam em uma nave espacial - com exceção da falta de gravidade
Foto: ESA / Divulgação
Simulação tem direito a "descida" em Marte
Foto: ESA / Divulgação
Astronautas passam por exames - conduzidos por outros astronautas, já que ninguém pode entrar nas instalações durante os 520 dias do experimento.