Uma busca cuidadosa pela transformação extremamente rara do bóson de Higgs produziu resultados, fornecendo a primeira evidência de um processo que pode sugerir partículas desconhecidas.
Ao reconciliar os resultados de vários anos de prótons colidindo com dois detectores diferentes no Large Hadron Collider (LHC) do CERN, os físicos aumentaram a precisão estatística da famosa taxa de “lance coletivo” de uma partícula decaindo em um fóton e bóson Z.
Resultados, compartilhados em Conferência de Física do LHC Em Belgrado na semana passada, muito menos do que poderia ter sido considerado ótimo. Mas o processo em si pode ser melhorado para se concentrar na bolha de qualidade quântica e ajudar a identificar onde novas forças exóticas e blocos de construção podem estar localizados.
A partícula de Higgs se tornou a queridinha do mundo da física em 2012, quando evidências de sua existência foram confirmadas por um físico Atlas (ou “dispositivo de circuito LHC”) f CMS (Compact Muon Solenoid) detectores no CERN.
Não era apenas a entrada mais recente naquele grande mapa de partículas — o Modelo Padrão — a ser confirmada experimentalmente; Sua observação prometia ser uma janela para as partes ocultas do reino quântico.
Na maioria das vezes, saber que a partícula de Higgs e seu campo associado existem significa que agora entendemos por que as partículas fundamentais têm massa.
Como energia e massa são duas maneiras diferentes de descrever o mesmo tipo de coisa, o esforço para agrupar objetos grandes e volumosos (como átomos, moléculas e elefantes) contribui para uma proporção significativa da massa de um objeto.
Em uma escala menor, o esforço necessário para objetos mais fundamentais, como elétrons ou quarks, vagarem pelo campo de Higgs explica por que eles têm massa estática e por que partículas como os fótons não.
No entanto, a natureza social do campo e a espuma borbulhante de seus bósons o tornam um candidato ideal para a busca de sinais de campos quânticos hipotéticos e partículas relacionadas que normalmente não se dão a conhecer por meios mais explícitos.
“Cada partícula tem uma relação especial com o bóson de Higgs, o que torna a busca pelo raro decaimento de Higgs uma prioridade”. Ele diz Coordenadora de Física do Experimento Atlas do CERN, Pamela Ferrari.
Partículas em decomposição são como um pombo morrendo em meio a arranha-céus – isso acontece o tempo todo, geralmente de várias maneiras, mas você terá sorte se pegar mais do que algumas penas à deriva como evidência de sua morte.
Felizmente, ao manter uma contagem de todas as ‘penas’ na poeira do colisor, os físicos podem construir uma imagem das diferentes maneiras pelas quais as partículas se separam e rapidamente ressurgem em coisas novas.
Alguns desses desvios são relativamente comuns, mas para a partícula de Higgs, as transições para um fóton e a força nuclear fraca de curto alcance carregando um bóson Z são cerca de um evento em mil. Ou, como esperado nos livros didáticos, cerca de 0,15% de todo o Higgs decai.
Mas é isso que o Modelo Padrão nos diz para esperar. Por mais perspicaz que seja essa grande teoria, sabemos que ela deve falhar em algum momento, pois não tem muito a dizer sobre a energia escura que estende o espaço ou distorce o espaço e o tempo de maneira semelhante à gravidade.
Quaisquer variações dessa figura podem ser usadas para dar suporte a modelos alternativos que podem deixar espaço suficiente para ajustar fatos inconvenientes.
Saber como melhorar nosso melhor modelo de física significa encontrar uma série de anomalias atualmente inexplicáveis. Como campos estranhos e partículas que fazem ações sutis e raras que normalmente não notamos.
“A presença de novas partículas pode ter efeitos muito grandes nos raros padrões de decaimento do Higgs,” Ele diz Florencia Canelli, coordenadora de física do outro detector do CERN, o CMS.
No momento, esses unicórnios indescritíveis são mais lendários do que nunca. Os resultados até agora estão aproximadamente dentro do intervalo do que o Modelo Padrão poderia prever.
No entanto, existem apenas dados suficientes para deixar os físicos moderadamente confiantes de que os resultados estão corretos. Experimentos maiores, talvez com melhor tecnologia, podem revelar pequenas diferenças que escondem uma grande janela para todo um novo conjunto de teorias.
“Este estudo é um poderoso teste do Modelo Padrão,” Ele diz canelli.
Com a terceira execução contínua do LHC e do receptor LHC alto brilho, poderemos melhorar a precisão desse teste e sondar o raro Higgs. “
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