Desde a descoberta do Bóson de Higgs em 2012, cientistas têm estudado minuciosamente essa estranha partícula em busca de novas pistas sobre a verdadeira natureza da matéria e do universo. Agora, pesquisadores do CERN afirmam ter observado comportamentos empolgantes e vitais no decaimento da partícula, que vão além do Modelo Padrão da física de partículas.
O Bóson de Higgs é uma partícula elementar produzida pela excitação quântica do campo de Higgs. Conforme o Modelo Padrão, a chamada “partícula de Deus” (descoberta há 11 anos) é extremamente instável, decaindo imediatamente em outras partículas após sua geração. Ele também é um componente essencial do Modelo Padrão, uma vez que os cientistas acreditam que ele confere massa a muitas partículas fundamentais.
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Desde a descoberta do Bóson de Higgs, os experimentos ATLAS e CMS do Large Hadron Collider (LHC), localizado no Conselho Europeu para Pesquisa Nuclear (CERN), foram empregados para investigar “diligentemente” as propriedades internas dessa partícula fundamental. Os pesquisadores estão interessados em descobrir como ela é gerada e imediatamente decai em outras partículas.
Durante a Conferência de Física do Large Hadron Collider realizada recentemente em Belgrado, cientistas do CERN anunciaram o que acreditam ser a primeira evidência de um processo raro em que uma partícula de Higgs decai em um Bóson Z e um fóton. Um Bóson Z é o portador “eletricamente neutro” da força fraca, enquanto um fóton carrega a energia eletromagnética.
A partícula de Higgs pode decair de várias maneiras, sempre se dividindo em duas partículas mais comuns, como dois fótons. No entanto, um Bóson de Higgs não decai diretamente no novo par. Em vez disso, o processo passa por um “loop” intermediário de partículas “virtuais”, que “surgem e desaparecem” e não podem ser observadas diretamente. Nesses loops virtuais, podem existir partículas ainda não descobertas que interagem com ele.
O Modelo Padrão prevê que aproximadamente 0,15% dos Bósons de Higgs devem decair em um Bóson Z e um fóton, com uma massa do Bóson de Higgs em torno de 125 bilhões de elétron-volts. No entanto, novos dados experimentais do ATLAS e do CMS mostram que a taxa de decaimento é muito maior do que o previsto pelo Modelo Padrão, ocorrendo em cerca de 6,6% dos casos.
Essa primeira evidência do decaimento do Bóson de Higgs em um Bóson Z e um fóton tem uma significância estatística de 3,4-Sigma, ainda insuficiente para ser classificada como prova concreta, como ocorreu na descoberta do Bóson de Higgs (5-Sigma). No entanto, os novos dados podem sugerir novos capítulos completamente distintos na teoria da física de partículas além do Modelo Padrão. Os dados foram coletados durante a segunda fase do LHC, que ocorreu entre 2015 e 2018. O acelerador de partículas mais poderoso do mundo está atualmente passando por sua terceira fase, o que deve melhorar a precisão das medições sobre a física de decaimento “lovecraftiana” do Bóson de Higgs nos próximos anos.