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A façanha do Grande Colisorx bet primeHádrons foi uma aventura que começoux bet prime1964, quando o físico britânico Peter Higgs publicou uma teoria que previa a existência do bóson.
Segundo o próprio Higgs, essa foi a "única boa ideia" que ele teve emx bet primevida, e a princípio achou quex bet primeteoria não era nada alémx bet primecálculos inúteis.
O que aconteceu, no entanto, é que a partícula sobre a qual ele teorizou — e que o Grande Colisor provou existir — revolucionou a compreensão do nosso Universo.
Essa "única boa ideia" lhe rendeu o Nobelx bet primeFísicax bet prime2013 e, paradoxalmente, arruinoux bet primevida, segundo ele mesmo conta.
Em 2022, completam-se dez anos desde que o Grande Colisor detectou o bósonx bet primeHiggs.
A BBC News Mundo, serviçox bet primeespanhol da BBC, conversou com dois especialistas a respeitox bet primecomo essa partícula tem ajudado há uma década a responder duas grandes perguntas da humanidade:x bet primeonde viemos e do que somos feitos?
Legenda da foto, Peter Higgs no Grande Colisorx bet primeHádrons, localizado entre a França e a Suíça; máquina comprovoux bet primeteoria
Modelo-padrão Durante muito tempo, se pensou que os átomos eram as partículas mais elementaresx bet primetudo o que está feito.
Depois, aprendemos que esses átomosx bet primerealidade estão feitosx bet primepartículas ainda menores: prótons e nêutrons que formam o núcleo do átomo e os elétrons que orbitam esse núcleo.
Mas hoje sabemos que até esses prótons e nêutrons podem se dividirx bet primepartículas ainda menores.
No total, foram detectadas 17 partículas fundamentais que, ao interagirem entre si por influênciasx bet primeforças, compõem todo o Universo que conhecemos.
Esse conjuntox bet prime17 partículas e forças é conhecido como modelo-padrão.
Essas partículas se dividemx bet primeduas grandes famílias: os férmions e bósons.
x bet prime Férmions - são os tijolos que formam o Universo — como peçasx bet primeblocosx bet primemontar que, a dependerx bet primecomo sejam combinadas, formam átomos diferentes. Há 12 férmions, divididosx bet primeseis quarks e seis léptons. Em outras palavras: toda a matéria que conhecemos é feitax bet primecombinaçõesx bet primequarks e léptons. Ou,x bet primemodo mais geral, tudo o que vemos é feitox bet primeférmions.
x bet prime Bósons - são as partículas que transportam as forças que fazem os férmions interagirem. No total são cinco tiposx bet primebósons, cada um deles transportando as forças fundamentais que fazem a matéria interagir:
1 - O glúon, que transporta a chamada força forte que mantém os quarks unidos
2 e 3 - O bóson W e o bóson Z, que levam a força fraca, que faz com que um núcleox bet primeátomo se desintegre e forme outro átomo
4 - Os fótons, que levam a força eletromagnética.
Também há a força mais famosax bet primetodas, a gravidade. Acontece que a gravidade,x bet primenível subatômico, é tão fraca quex bet primeinfluência pode serx bet primegrande parte ignorada — por isso, ela não é parte do modelo-padrão.
Dessa forma, temos o modelo-padrão quase completo: a famíliax bet primeférmions interage com a famíliax bet primebósons para formar o Universo.
Mas ainda falta incluirmos o quinto bóson.
O que é o bósonx bet primeHiggs? Já vimos 12 férmions e 4 bósons, ou seja, 16 das 17 peças do modelo-padrão.
Falta apenas a peça que completa o modelo: o bósonx bet primeHiggs.
Ele é necessário para responder uma pergunta-chave:x bet primeonde partículas como quarks e léptons obtêmx bet primemassa?
A resposta é o chamado campox bet primeHiggs, um entorno invisível que permeia todo o Universo e que impregnax bet primemassa as partículas que navegam nele.
Nesse campox bet primeHiggs estão os bósonsx bet primeHiggs, que untamx bet primemassa as partículas que formam a matéria.
"O descobrimento do bósonx bet primeHiggs nos mostrou que existe uma coisa estranhax bet primeque estamos todos imersos, e que é conhecido como campox bet primeHiggs", diz à BBC News Mundo Frank Close, professor eméritox bet primeFísica Teórica na Universidadex bet primeOxford.
Legenda da foto, Representação artística do campox bet primeHiggs, importante para explicar a formação do Universo "Assim como os peixes necessitam estar imersos na água, nós precisamos do campox bet primeHiggs", diz Close, autor do livro (em tradução literal) Elusivo: Como Peter Higgs resolveu o mistério da massa .
Em 1964, Peter Higgs foi um dos primeiros a teorizar a existência desse campo e o primeiro a prever que deveria existir uma partícula associada a esse campo.
Mas foi sóx bet prime2012, graças ao Grande Colisorx bet primeHádrons, que foi possível observar que essa partícula, hoje chamadax bet primebósonx bet primeHiggs, existe para além da teoria.
Por que essa descoberta foi tão importante? Para Saúl Noé Ramos Sánchez, pesquisador do Institutox bet primeFísica da Universidade Nacional Autônoma do México, o marco do descobrimento do bósonx bet primeHiggs pode ser descritox bet primetrês pontos:
x bet prime 1 x bet prime . x bet prime Isso nos permitiu um conhecimento mais completo das partículas elementares das quais somos formados
"Todas as partículas que formam os nossos átomos foram finalmente compreendidas, incluindo suas relações com outras partículas", diz Ramos Sánchez.
x bet prime 2 x bet prime . x bet prime Foi encontrada uma partícula diferentex bet primetodas as demais
O bosónx bet primeHiggs não se parece com elétrons nem prótons e é responsável por certas interações que levam ao conhecimento da massa dessas partículas.
Ou seja, o bósonx bet primeHiggs é a peça-chave que nos diz por que as demais partículas são como são.
x bet prime 3 x bet prime . x bet prime Logrou-se a teoria mais precisa possível até o momento
Ramos Sánchez argumenta que o modelo-padrão é "a teoria mais precisa que a humanidade tem" até o momento.
Close tem opinião parecida: "com algumas pequenas exceções, ela explica muito bem tudo o que vemos", diz o professor.
Legenda da foto, Os resíduos do choquex bet primepartículas feito no Grande Colisor mostaram rastros que coincidem com as características do bósonx bet primeHiggs
O futuro Os especialistas concordam que, depois do histórico 4x bet primejulhox bet prime2012, não houve até o momento nenhuma outra grande descoberta ligada à físicax bet primepartículas.
Alguns experimentos recentes no Grande Colisorx bet primeHádrons e no Fermilab, outro aceleradorx bet primepartículas, este localizado nos EUA, deram sinais do que poderia ser uma nova partícula ou uma nova força, até agora desconhecidas.
Caso isso se confirme, haverá questionamentos ao modelo-padrão.
No entanto, os resultados desses experimentos ainda são inconclusivos.
"Depois da descoberta do bósonx bet primeHiggs, o modelo-padrão está mais sólido do que qualquer outra coisa", diz Ramos Sánchez.
Mas também existem várias perguntas que o modelo-padrão não é capazx bet primeresponder.
Ele não explica, por exemplo, o que é a matéria escura, um misterioso componente que constitui cercax bet prime27% do Universo.
Legenda da foto, Peter Higgs (dir) dividiu o Nobel com o físico belga François Englert (esq) Tampouco explica por que no Universo há mais matéria do que antimatéria, ou por que a expansão do cosmos está se acelerando.
Outro grande buraco é que ele não consegue incorporar a força da gravidade.
Para vários desses enigmas foram criadas teorias, mas ainda não há uma resposta contundente.
Nada disso, porém, quer dizer que o modelo-padrão esteja equivocado, dizem os especialistas.
"Quem dera ele estivessex bet primecrise", diz Frank Close. "Se estivessex bet primecrise, isso nos daria as pistas para construir uma grande teoria que explicasse tudo isso. O 'problema' do modelo-padrão é que ele funciona muito bem. Sabemos que não é a teoria definitiva, mas sim uma descrição completax bet primetudo a que temos acesso até agora."
Legenda da foto, Higgs na ceremônia do Nobel,x bet prime2013; notoriedade do prêmio "arruinoux bet primevida", segundo biógrafo
Truque matemático Segundo Close, que entrevistou Higgs para escrever a biografia dele, o físico sustenta que o bóson "é a única boa ideia" que ele já teve.
De fato, a princípio, Higgs, que hoje está com 93 anos, pensava que seu descobrimento seria "completamente inútil", conta Close.
"Ele achava que tinha feito um simples truque matemático com o quex bet primeteoria poderia dar massa aos fótons."
Legenda da foto, A teoria do bósonx bet primeHiggs ajudou a dar embasamento à construção do Grande Colisorx bet primeHádrons Além disso, Higgs não foi particularmente prolífico.
Escreveu só 12 estudos emx bet primecarreira e, deles, apenas três — relacionados ao bósonx bet primeHiggs — tiveram alguma relevância, segundo Close.
"Ele tampouco seguiu trabalhando nisso, não fez mais praticamente nada nesse sentido", explica o professor. Foram outras pessoas que, a partirx bet primesuas ideias, agregaram conhecimento até a construção do Grande Colisor.
"Então pode ser que o bóson tenha sido a única boa ideiax bet primeHiggs, mas eu me pergunto: quantas ideias realmente boas qualquer umx bet primenós tem?", conclui Close.
Legenda da foto, Ilustração artística do bósonx bet primeHiggs
Além do papel Em 1964, Higgs não era o único trabalhando na ideia da existência do que hoje se chamax bet primecampox bet primeHiggs.
De modo simultâneo, outros pesquisadores apresentavam estudos na mesma direção.
Higgs, no entanto, foi o único a perceber quex bet primeideia matemática era verdadeira, ou seja,x bet primeque realmente está presenta na natureza e não era só um truque para resolver problemas teóricos.
"Então se esse campo é real, deveríamos ser capazesx bet primedetectá-lo, e a formax bet primefazer isso deveria ser (encontrando) o que chamamos hojex bet primebósonx bet primeHiggs", explica Close.
"Higgs foi o único que notou isso, por isso o bóson foi batizado corretamente com seu nome."
'Arruinou a minha vida' Depois que o Grande Colisorx bet primeHádrons confirmou a existência do bósonx bet primeHiggsx bet prime2012, ficou quase óbvio para a comunidade científicax bet primeque Higgs levaria o Nobelx bet primeFísicax bet prime2013.
Ele próprio sabia que era favorito ao prêmio, então,x bet prime8x bet primeoutubrox bet prime2013, quando o grande anúncio seria feito,x bet primedecisão foi... desaparecer.
Higgs saiux bet primecasa, tomou um ônibus e se refugioux bet primeum bar para tomar uma cerveja.
Em umax bet primesuas entrevistas, Close perguntou a Higgs qual havia sido o impactox bet primeganhar um Nobel.
A resposta deixou-o surpreso: Higgs disse que o prêmio "arruinou a minha vida".
"Acabou com minha existência relativamente pacífica. Eu não gosto desse tipox bet primepublicidade, meu estilo é trabalhar isolado e, ocasionalmente, ter uma ideia brilhante", explicou o físico.
Legenda da foto, O bósonx bet primeHiggs mudou nossa compreensão sobre o Universo Isso explica por que Higgs se isolou no dia do anúncio do prêmio — embora a estratégia tenha tido o efeito contrário ao desejado.
"O que é mais atraente para os jornalistas?", questiona Close. "Um homem que ganha o Nobel e fica disponível para entrevistas, ou alguém que ganha o Nobel e desaparece?"
Peter Higgs tem 93 anos, é aposentado e vivex bet primeEdimburgo, na Escócia. Não usa internet e morax bet primeum prédio sem elevador, o que requer que desça 84 degrausx bet primeescada para chegar à rua.
Para Close, isso mostra o quão elusivo é Peter Higgs, tão elusivo quanto o famoso bóson que passou anos escondido e, quando foi finalmente visto, mudou para sempre o entendimento do Universo.
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