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O bosão de Higgs

O bosão de Higgs foi a última partícula do Modelo Padrão (MP) a ser confirmada experimentalmente. Em julho de 2012, as experiências ATLAS e CMS no LHC/CERN anunciaram a descoberta de um novo bosão com massa de 125 GeV/c2, compatível com o tão procurado bosão de Higgs.

O MP não diz qual a massa do bosão de Higgs. Mas, para um dado valor de massa, o modelo prevê a frequência em que é produzido nas colisões de partículas e as probabilidades de decaimento nas partículas conhecidas. O gráfico seguinte resume as probabilidades de decaimento de um bosão de Higgs com massa igual a 125 GeV/c2 nas partículas conhecidas.

Este bosão de Higgs é muito pesado, ainda mais que o bosão Z já encontrado antes. Tem uma vida média muito curta e, por isso, viaja apenas uma distância muitíssimo pequena. Não é portanto possível medi-lo diretamente com o Detetor ATLAS ou qualquer outro detetor de partículas.

O bosão de Higgs pode ser produzido em colisões de protões de alta energia no LHC. ATLAS e CMS já observaram decaimentos do bosão de Higgs em i) 2 bosões Z, decaindo subsequentemente em 2 pares de leptões carregados, em ii) 2 fotões, e em iii) 2 bosões W+/–, decaindo subsequentemente em 2 leptões carregados e 2 neutrinos. Decaimentos do bosão de Higgs em leptões tau e em quarks bottom também foram recentemente observados.

Neste Caminho do Z, terá oportunidade de procurar o bosão de Higgs nos modos i) e ii) enunciados acima, e repetir parcialmente o que os físicos fizeram no CERN!

A partícula descoberta por ATLAS e CMS em 2012 é agora referida como sendo "o bosão de Higgs". Várias propriedades foram medidas, incluindo o spin, que são consistentes com as previsões do Modelo Padrão. Decaimentos do bosão de Higgs para um par de fermiões também foram observados.

Mas então porque é que foram observados acontecimentos tão raros como H→γγ(com probabilidade de 0.2%), e acontecimentos à partida bem mais frequentes como H→b-antib (com probabilidade de 57%), são tão difíceis de detectar? Estes últimos decaimentos originam dois jatos de partículas no detetor, que são muito difíceis de separar da produção muito mais abundante de outros acontecimentos com jatos de partículas no detetor, com origem em processos conhecidos de interação forte não envolvendo bosões de Higgs.

Se for paciente irá estudar, esperemos que em futuras Masterclasses, esses decaimentos do bosão de Higgs. Até lá, boa sorte com a sua pesquisa de acontecimentos com decaimentos do bosão de Higgs em ZZ e em γγ.

Não é fantástico que dados usados para a descoberta do bosão de Higgs estejam disponíveis para os analisar?

Siga esta ligação caso queira saber mais sobre o bosão de Higgs. No Modelo Padrão o bosão de Higgs corresponde ao campo de Higgs, que é responsável pelas massas das partículas, e é uma partícula de spin 0. É do bosão de Higgs que temos andado a querer estudar no LHC!