Arquivo da categoria: Bóson de Higgs

O lado escuro da cosmologia

Os componentes do nosso Universo. A energia escura compreende 69% da densidade de massa do universo, a matéria escura é composta por 25% e, a matéria atômica "comum" torna-se 5%. Três tipos de neutrinos, no mínimo, 0,1%, a radiação cósmica de fundo torna-se 0,01%, e os buracos negros compreendem pelo menos 0,005%. Crédito: Science/AAAS

Os componentes do nosso Universo. A energia escura compreende 69% da densidade de massa do universo, a matéria escura é composta por 25% e, a matéria atômica “comum” torna-se 5%. Três tipos de neutrinos, no mínimo, 0,1%, a radiação cósmica de fundo torna-se 0,01%, e os buracos negros compreendem pelo menos 0,005%. Crédito: Science/AAAS

É uma bela teoria: o modelo padrão da cosmologia descreve o universo usando apenas seis parâmetros. Mas também é estranho. O modelo prevê que a matéria escura e energia escura – duas entidades misteriosas – que nunca foram detectadas compõem 95% do universo, deixando apenas 5% composto por matéria comum, tão essencial para a nossa existência.

Em um artigo da revista Science no início do mês de março, o astrofísico de Princeton David Spergel analisa como os cosmólogos tiveram certeza de que estamos rodeados de matéria e energia que não podemos ver.

As observações de galáxias, supernovas, e a temperatura do universo, entre outras coisas, levaram os pesquisadores a concluir que o universo é mais uniforme e plano, mas está em expansão devido a um fenômeno intrigante chamada energia escura. A taxa de expansão aumenta ao longo do tempo, contrariando a força de atração da gravidade. Esta última observação, diz Spergel, implica que se você jogar uma bola para cima vai vê-la começar acelerar para longe de você.

Uma série de experimentos para detectar a matéria escura e energia escura estão em andamento, e alguns pesquisadores já afirmaram ter encontrado partículas de matéria escura, embora os resultados sejam controversos. Novas descobertas esperadas nos próximos anos a partir do LHC – Large Hadron Collider (grande colisor de hádrons), o mais poderoso acelerador de partículas do mundo, poderia fornecer evidências para uma teoria proposta, a supersimetria, que poderiam explicar as partículas escuras.

Mas explicar a energia escura, e por que o universo está se acelerando, é um problema mais difícil. Durante a próxima década, potentes telescópios ficarão online para mapear a estrutura do universo e detectar a distribuição da matéria ao longo dos últimos 10 bilhões de anos, oferecendo novos insights sobre a fonte de aceleração cósmica.

No entanto, observações sozinhas provavelmente não serão suficientes, de acordo com Spergel. A plena compreensão exigirá novas ideias em física, talvez até uma nova teoria da gravidade, possivelmente incluindo dimensões extras, Spergel escreve. “Nós provavelmente vamos precisar de uma nova ideia tão profunda como a relatividade geral para explicar esses fenômenos.”

Quando isso acontecer, a nossa compreensão do lado escuro da cosmologia deixará de acelerar para longe de nós.

Segue abaixo uma animação de como o LHC trabalha

Fonte: Phys.org

Englert e Higgs ganham o Nobel de Física 2013

O prêmio nobel de físca 2013 vai para Englert e Peter Higgs

O físico Peter Higgs (Foto: David Moir/Reuters)

Englert em foto de junho deste ano (Foto: AFP)

Milhares de cientistas estiveram envolvidos na busca pelo bóson de Higgs, a maior descoberta da geração atual na física de partículas. Mas para o comitê do Prêmio Nobel de Física, dois nomes foram mais importantes. Em um anúncio feito hoje (8 de outubro) em Estocolmo, Peter Higgs da Universidade de Edimburgo, Reino Unido, e François Englert da Universidade Livre de Bruxelas foram nomeados ganhadores do Nobel pelo desenvolvimento da teoria que é agora comumente chamada de mecanismo de Higgs: o processo pelo qual um campo permeando o espaço dá massa a outras partículas fundamentais, e que implica na existência do bóson de Higgs. Sobre a escolha do comitê, “Sinceramente, eu teria feito a mesma escolha”, diz John Ellis, físico teórico do CERN, o laboratório de física de partículas europeu em Genebra, na Suíça.

A existência do bóson foi anunciada em meio a aplausos no CERN no dia 4 de julho do ano passado, depois de ter sido produzido a partir de colisões de altas energias no acelerador LHC que custou 3 bilhões de euros (US$ 4,1 bilhões). Teria sido muito complicado premiar os experimentais com o Nobel, segundo Ellis, que se juntou a outros teóricos do CERN para comemorar o anúncio do premio. “O trabalho pioneiro de Englert e Higgs mereciam esse prêmio”, diz.

“Estou extremamente feliz pelo reconhecimento deste prêmio extraordinário”, diz Englert. Já Higgs, que é notoriamente modesto e sofreu um ataque de bronquite no mês passado, esteve indisponível para entrevistas. Os dois ganhadores se encontraram pela primeira vez no CERN.

O bóson de Higgs era a peça que estava faltando no quebra-cabeça do modelo padrão da física de partículas, que descreve todas as partículas e forças fundamentais conhecidas, exceto a gravidade. O próprio bóson de Higgs é a menor perturbação possível no campo de Higgs, que dá massa para partículas, incluindo elétrons, quarks, e os bósons W e Z que são as mediadoras da força nuclear fraca.

A ideia foi desenvolvida na década de 60, quando físicos tentando descrever as forças fundamentais estavam tendo que lutar com as “embaraçosas partículas sem massa que estavam flutuando em suas teorias”, como colocado por Ellis. Em 1964, seis físicos trabalharam de forma independente no modo como um campo poderia resolve o problema. Robert Brout (que faleceu em 2011) e Englert foram os primeiros a publicar, em agosto de 1964, seguidos três semanas depois por Higgs – o único autor, até então, a introduzir o pesado bóson de Higgs que a teoria implicava. Tom Kibble, Gerald Guralnik e Carl Hagen vieram em seguida. “Quase ninguém deu atenção”, diz Ellis, principalmente porque os físicos não tinham certeza de como fazer cálculos usando tais teorias. Foi apenas depois de 1971, quando Gerard ‘t Hooft resolveu o problema da matemática, que a citações dispararam e as buscas pelo Higgs começaram para valer.

Tantos teóricos estiveram envolvidos que Higgs se refere ao mecanismo como mecanismo de ABEGHHK’tH (Anderson-Brout-Englert-Guralnik-Hagen-Higgs-Kibble-’t Hooft). Mas esta lista de nomes não é anda comparada a legião de experimentais que se juntaram na tentativa de rastrear o bóson, com aceleradores de partículas cada vez mais poderosos que produziram seus próprios prêmios Nobel com o passar dos anos.

“Isso foi algo realmente incrível que aconteceu na minha vida”, disse Higgs no auditório do CERN quando a partícula foi anunciada.

Alan Walker, um colega do Higgs de Edimburgo, disse: “Aquela dia foi para os experimentais. Eu acho que hoje é para os teóricos”.

Fonte: Universo Racionalista

Referências:

http://prl.aps.org/edannounce/2013-nobel-prize-in-physics

http://blogs.physicstoday.org/newspicks/2013/10/franois-englert-peter-higgs-share-physics-nobel/

http://home.web.cern.ch/about/updates/2013/10/CERN-congratulates-Englert-and-Higgs-on-Nobel-in-physics

Cientistas divulgam dados que apontam para a existência do Bóson de Higg’s

Bozon de Higgs

Gigantesco detector Atlas do LHC. (CERN – divulgação).

Estrutura do túnel de 27 km do LHC, construído na fronteira entre a França e a Suíça (Foto: Cern/Divulgação).

Estrutura do túnel de 27 km do LHC, construído na fronteira entre a França e a Suíça (Foto: Cern/Divulgação).

Pesquisadores do Centro Europeu de Pesquisas Nucleares (CERN) anunciaram na quinta-feira (14/03/2013) a descoberta de uma nova partícula, mas ainda precisam de tempo para confirmar que se trata mesmo do arredio Bóson que completaria o Modelo Padrão.

Num feito que ficará para sempre marcado na história, físicos do CERN (Centro Europeu de Pesquisas Nucleares) anunciaram nesta quinta-feira terem encontrado uma nova partícula, com características compatíveis com o almejado bóson de Higgs.

A descoberta, feita com dois instrumentos do LHC (Grande Colisor de Hádrons), o maior acelerador de partículas do mundo, foi anunciada numa teleconferência na sede do CERN, em Genebra (Suíça), transmitida ao vivo para a abertura da 36ª Conferência Internacional em Física de Altas Energias (ICHEP), em Melbourne, Austrália.

O bóson ganhou esse nome em homenagem ao físico escocês Peter Higgs, um dos vários cientistas que desenvolveram a teoria de como as partículas poderiam ter massa, mais tarde incorporada ao Modelo Padrão.

Trata-se da mais completa teoria física já desenvolvida, que explica em detalhes como funcionam todas as partículas e forças da natureza, exceto a gravitação (que ainda é província exclusiva da relatividade geral). Praticamente tudo nele já havia sido experimentalmente confirmado anteriormente, exceto o bóson de Higgs. É a última peça do quebra-cabeça.

“A descoberta do Higgs coroa um dos maiores feitos da humanidade, desde sua concepção intelectual, baseada em noções de beleza e simetria, aos incríveis avanços tecnológicos necessários para materializar esta descoberta”, diz Ronald Shellard, pesquisador do CBPF (Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas) e vice-presidente da SBF (Sociedade Brasileira de Física).

Questões em aberto

Os pesquisadores das colaborações CMS e ATLAS – nomes dos dois experimentos responsáveis pelo achado – ainda são cautelosos ao afirmar que a nova partícula é mesmo o Bóson de Higgs.

Os dados mostram além de qualquer dúvida que há uma novidade: uma partícula com energia de 125 GeV (giga-elétronvolts) que decai, entre outras possibilidades, em um par de Bósons Z (já conhecidos), que depois se dissolvem em outras partículas. É o resultado desses decaimentos sequenciais que é observado nos detectores do acelerador. A partir dele, os cientistas fazem a “engenharia reversa” do processo para identificar as características originais da partícula.

“Apesar de os eventos [de colisões de partículas no acelerador] sugerirem que estejamos diante do Bóson de Higgs, a confirmação de que se trata realmente da partícula predita requer mais medidas comparativas”, afirma Sérgio Novaes, físico da Unesp (Universidade Estadual Paulista) e membro da equipe do CMS.

Concorrência

Na segunda-feira, os americanos chegaram a divulgar suas últimas análises dos velhos dados, que mostravam a indicação de uma partícula com as características do Bóson de Higgs e uma energia entre 115 e 135 giga-elétronvolts (GeV), com 90% de confiança.

Entretanto, ainda estava longe do grau de exigência da comunidade para tratar o resultado como uma descoberta. Somente, agora, com os resultados do LHC é possível cravar a existência da nova partícula, com energia de 125 GeV.

Fim ou recomeço?

A descoberta do Higgs sempre foi anunciada como principal meta para a construção do LHC. Agora que ele provavelmente foi encontrado, pode ficar para o público uma sensação de vazio. Mas o sentimento não é compartilhado pelos físicos.

“Em primeiro lugar, há um equívoco em focar muito no Bóson de Higgs”, afirma Shellard. “Todos concordamos que o Bóson de Higgs não vale US$ 10 bilhões. Essa máquina, o LHC, foi concebida para explorar a natureza! A descoberta do Higgs coroa o maior feito intelectual da história da humanidade até agora, uma teoria que explica uma infinidade de fenômenos naturais. Mas, para o LHC, ela é apenas o começo.”

Brasil no CERN

Para fazer parte dessa aventura de desbravamento de maneira mais intensa, o Brasil discute desde 2010 a possibilidade de se associar ao CERN, e uma nova etapa acaba de ser cumprida para que isso se torne realidade.

O ministro da Ciência, Tecnologia e Inovação, Marco Antonio Raupp, já aprovou o envio de um documento que descreve as qualidades técnicas e científicas do Brasil e que dá andamento à negociação.
“Demos um passo importante para que o Brasil seja um país protagonista das grandes descobertas científicas”, diz Raupp. “Essa ação também terá como consequência mobilizar a indústria para participar dos avanços tecnológicos significativos que são gerados na interação com o CERN.”

As conversas começaram ao final do governo Lula, sob a batuta do então ministo Sergio Rezende, mas ficaram paradas durante o ano passado por conta da crise econômica. Agora voltaram a avançar.

Assim que o Conselho do CERN receber o relatório, irá nomear uma comissão para verificar pessoalmente as instalações nacionais de pesquisa.

Uma vez que o Brasil seja aceito como membro, o acordo a ser assinado entre as partes ainda precisará ser aprovado pelo Congresso Nacional para entrar em vigor.

Mas os físicos brasileiros já se animam com a perspectiva de fazer parte desse esforço para desvendar os mistérios que residem além das teorias científicas consagradas, acessíveis através das colisões geradas pelo LHC.

Créditos: SBFISICA

Cientistas estão perto de encontrar Bóson de Higgs

Simulador do Bóson de Higgs - área em vermelho é a possível localização da partícula

O que é o Bóson de Higgs?

É uma partícula elementar surgida logo após o Big Bang, tem escala maciça hipotética predita para validar o modelo padrão atual da física de partículas. É a única partícula do modelo padrão que ainda não foi observada, mas representa a chave para explicar a origem da massa das outras partículas elementares. Todas as partículas conhecidas e previstas são divididas em duas classes: férmions (partículas com spin da metade de um número ímpar) e bósons (partículas com spin inteiro).

As massas da partícula elementar e as diferenças entre o eletromagnetismo (causado pelo fóton) e a força fraca (causada pelos bósons de W e de Z), são críticas em muitos aspectos da estrutura da matéria microscópica e macroscópica; assim se existir, o bóson de Higgs terá um efeito enorme na compreensão do mundo em torno de nós.

O bóson de Higgs foi predito primeiramente em 1964 pelo físico britânico Peter Higgs, trabalhando as ideias de Philip Anderson. Entretanto, desde então não houve condições tecnológicas de buscar a possível existência do bóson até o funcionamento do Grande Colisor de Hádrons (LHC) em meados de 2008. A faixa energética de procura do bóson vem se estreitando desde então e, em dezembro de 2011, limites energéticos se encontram entre as faixas de 116-130 GeV, segundo a equipe ATLAS, e entre 115 e 127 GeV de acordo com o CMS.

Detalhes teóricos

A partícula chamada Bóson de Higgs é de fato o quantum (partícula) de um dos componentes de um campo de Higgs. No espaço vazio, o campo de Higgs adquire um valor diferente de zero, que permeia a cada lugar no universo todo o tempo. Este valor da expectativa do vácuo (VEV) do campo de Higgs é constante e igual a 246 GeV.

A existência deste VEV diferente de zero tem um papel fundamental: dá a massa a cada partícula elementar, incluindo o próprio bóson de Higgs. No detalhe, a aquisição de um VEV diferente de zero quebra espontaneamente a simetria de calibre da força eletrofraca, um fenômeno conhecido como o mecanismo de Higgs. Este é o único mecanismo conhecido capaz de dar a massa aos bósons de calibre (particulas transportadoras de força) que é também compatível com teorias do calibre.

No modelo padrão, o campo de Higgs consiste em dois campos carregados neutros e duas componentes, um do ponto zero e os campos componentes carregados são os bósons de Goldstone. Transformam os componentes longitudinais do terceiro-polarizador dos bósons maciços de W e de Z. O quantum do componente neutro restante corresponde ao bóson maciço de Higgs. Como o campo de Higgs é um campo escalar, o bóson de Higgs tem a rotação zero. Isto significa que esta partícula não tem nenhum momentum angular intrínseco e que uma coleção de bósons de Higgs satisfaz as estatísticas de Bose-Einstein.

O modelo padrão não prediz o valor da massa do bóson de Higgs. Discutiu-se que se a massa do bóson de Higgs se encontrasse entre aproximadamente 130 e 190 GeV, então o modelo padrão pode ser válido em escalas de energia iniciais até a escala de Planck (TeV 1016). Muitos modelos de super-simetria predizem que o bóson de Higgs terá uma massa somente ligeiramente acima dos limites experimentais atuais e ao redor de 120 GeV ou menos. Podemos dizer que é uma partícula de um próton que os cientistas ainda não conseguiram observar.

Simulação visual de um Bóson de Higgs: cientistas estão mais perto de encontrar a partícula

Contagem regressiva para encontrar a partícula

No dia 13 de dezembro, cientistas trabalhando no Grande Colisor de Hádrons (LHC, em inglês), instalado na Suíça, anunciaram ter encontrado os primeiros sinais do bóson de Higgs. Esse era justamente um dos principais objetivos do LHC, o maior colisor de partículas do mundo, desde que ele foi inaugurado em 2008.

A descoberta da partícula serviria para comprovar a existência do campo de Higgs. Esse campo seria uma energia invisível que preenche o vácuo por todo o universo, sendo responsável por dar massa às partículas subatômicas, como elétrons e quarks. A teoria é que, logo depois do Big Bang (grande explosão), nenhuma partícula teria massa. Elas só se tornariam mais pesadas conforme entrassem em contato com o campo.

Já as partículas de luz, os fótons, não interagiriam com o campo, o que explica o fato de elas não terem massa e se moverem a grandes velocidades. Sem esse campo, todas as partículas que formam a matéria seriam como os fótons, além de incapazes de formar átomos.

Para encontrar o bóson de Higgs, os físicos trabalhando no LHC tiveram de colidir prótons a velocidades próximas à da luz e observar quais seriam as partículas resultantes. A maioria dessas partículas já era conhecida pelos físicos, mas eles previam que em alguns casos a colisão poderia ter criado o bóson de Higgs, que se desintegraria imediatamente.

Como não conseguiriam “perceber” essa rápida aparição do bóson, os cientistas tiveram de procurar por sinais de sua existência no excesso de outras partículas, que seriam o resultado de sua divisão. Esses sinais foram encontrados (na imagem que ilustra a matéria, eles seriam as retas vermelhas), mas não em número suficiente. Como o bóson de Higgs é um evento muito raro, ele precisaria ser constatado inúmeras vezes para ser considerado comprovado, e não um erro estatístico. Segundo as estimativas dos pesquisadores, todos os dados necessários para bater o martelo sobre sua existência estarão coletados até o final do ano que vem. Mas os resultados anunciados até agora já excitaram a comunidade física mundial, que vê cada vez mais perto a prova de uma das peças sobre as quais se monta o universo.

Fonte:Wikipédia

Fonte:Último segundo