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O Modelo Padrão

A Física de Partículas ou de Altas Energias é o estudo dos constituintes básicos da matéria e das interações entre eles. A teoria atual que resume de forma elegante os nossos conhecimentos nesta área, o Modelo Padrão (MP ou SM - Standard Model em inglês), descreve as interações entre constituintes fundamentais da matéria agrupados em 3 famílias, ou gerações, de quarks e leptões, mostradas na imagem abaixo, e das suas anti-partículas.

As forças eletromagnética, fraca, e forte, são mediadas pela troca de partículas (bosões), e são geradas por simetrias fundamentais relacionadas com leis de conservação. A força eletromagnética, de alcance “infinito”, é mediada pelo fotão, de massa nula, e conserva a carga elétrica. A força forte entre os quarks, de curto alcance, é mediada por gluões “coloridos” de massa nula, e a carga de cor é conservada (tal como a carga elétrica).

Para energias muito elevadas a força eletromagnética e a força fraca são descritas como uma única força eletrofraca. A troca de bosões W e Z, com massas elevadas, é compatível com o alcance muito curto da força fraca. A carga fraca, escondida de nós, não é conservada, ao contrário da carga elétrica.

O facto das partículas elementares terem massas tão baixas, e da interação gravítica ser tão pequena, faz com que se possa desprezar a gravidade face às outras interações.

Leptões são partículas livres. Podem ser carregadas (e-, μ-, τ-), sentindo a interação eletromagnética e a interação fraca, ou neutras (neutrinos: νe, νμ, ντ), que só podem interagir através da interação fraca.
Quarks são partículas sensíveis às três interações. Não há quarks livres na Natureza: só podemos observar partículas compostas de quarks, chamadas hadrões, das quais o protão e o neutrão são os exemplos mais conhecidos.

A introdução das massas das partículas quebraria a simetria electrofraca de uma forma que tornaria o modelo incalculável. Para evitar isto, foi inventado o mecanismo de Higgs, que postula que o vácuo é preenchido por um novo campo (de Higgs) que só transporta carga fraca, quebrando espontaneamente a simetria eletrofraca. Partículas com carga fraca (bosões W e Z, quarks e leptões, e o bosão de Higgs, H, associado ao campo de Higgs) são retardadas pela interação com o campo de Higgs e assim adquirem massa, tanto maior quanto maior for a interação com o campo de Higgs.
A massa do bosão de Higgs, mH, não é prevista pelo mecanismo de Higgs.

A descoberta do tão esperado bosão de Higgs foi anunciada pelas experiências ATLAS e CMS em julho de 2012. A massa do bosão de Higgs é aproximadamente 125 GeV/c2.

Enquanto os cientistas no CERN continuam a estudar o bosão de Higgs para compreender melhor as suas propriedades, você tem a oportunidade através do “Caminho do Z” de procurar e encontrar o bosão de Higgs, tal como fizeram os cientistas no CERN há alguns anos atrás!