Uma equipe internacional de pesquisadores observou pela primeira vez uma forma inédita de desintegração do boson de Higgs, lançando luz sobre os mistérios do Universo e sugerindo a existência de fenômenos físicos ainda não explorados. Esta descoberta, resultado da análise de dados coletados durante as colisões de prótons no Grande Colisor de Hádrons (LHC) do CERN, representa um avanço significativo na nossa compreensão do mundo subatômico.
Vista do detector ATLAS no LHC. (Imagem: Claudia Marcelloni/ATLAS CERN)
O boson de Higgs, uma partícula elementar prevista nas décadas de 1960 e descoberta com certeza em 2012, desempenha um papel crucial no Modelo padrão da física de partículas. Ele está associado a um campo, onipresente no Universo, que confere massa às outras partículas. Sua capacidade de interagir com diversas partículas e campos havia sido medida com precisão, confirmando as previsões até então.
A observação recente se refere a uma desintegração do boson de Higgs em um fóton, ou quantum de luz, e um boson Z, uma partícula sem carga elétrica envolvida na transmissão da força fraca, uma das quatro forças fundamentais do Universo. Segundo a teoria, esse processo é extremamente raro, ocorrendo aproximadamente 15 vezes a cada 10.000 desintegrações. Contudo, os dados coletados pelas colaborações ATLAS e CMS mostram uma taxa de desintegração superior, de 34 ocorrências para 10.000, o que levanta questões sobre a possibilidade de novas partículas ou forças além do Modelo padrão.
Essa diferença significativa em relação às previsões teóricas, embora ainda insuficiente para descartar uma flutuação estatística, sugere a possibilidade de uma nova física. Ela abre, particularmente, as portas para teorias como a supersimetria, que propõe uma relação entre as partículas de meia rotação e de rotação inteira, oferecendo respostas potenciais a alguns dos grandes enigmas da física, como a natureza da matéria escura e a enorme discrepância entre as forças fraca e gravitacional.
A detecção dessa desintegração exigiu uma análise cuidadosa dos resultados das colisões de prótons no LHC, onde os cientistas tiveram que compensar a impossibilidade de observar diretamente o boson Z medindo a energia dos elétrons ou dos múons produzidos durante sua desintegração. Essa façanha técnica sublinha a extraordinária precisão com a qual os físicos podem hoje testar os fundamentos da nossa compreensão do Universo.
Os pesquisadores agora voltam seus olhares para o futuro, com a expectativa de dados ainda mais precisos provenientes da próxima fase do LHC e do futuro Grande Colisor de Hádrons de alta luminosidade, prometendo descobertas sobre a estrutura fundamental da matéria.
Fonte: Physical Review Letters