O bosão de Higgs
O bosão de Higgs é a única partícula do Modelo Padrão (MP) ainda não estabelecida de modo firme – siga esta ligação para mais detalhes. Contudo, em julho de 2012, as experiências ATLAS e CMS 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.
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!
Pode questionar-se porque é que os físicos no CERN falam da descoberta de uma partícula “tipo-Higgs” e não “do” bosão de Higgs! A razão é puramente científica. Embora os decaimentos para ZZ, W+W– e γγ tenham sido observados, decaimentos diretos em pares de leptões ou de quarks ainda não foram confirmados, em particular os decaimentos num par de quarks bottom ou num par de leptões tau.
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%), não foram detetados? 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 de partículas “tipo-Higgs” em ZZ e em γγ.
Não é fantástico que tenha a oportunidade de dar uma vista de olhos neste assunto apenas poucos meses depois do anúncio de uma descoberta?
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 se está à procura no LHC!