Cientistas da Universidade de Boston, nos EUA, descobriram uma nova partícula, que eles apelidaram de “primo magnético do Bóson de Higgs”. Não por menos, ela foi nomeada “Bóson Axial de Higgs”. Segundo seus descobridores, a novidade é extremamente relevante, mas por outro motivo: ela pode ser uma candidata a partícula que compõe a matéria escura.
“Matéria escura”, como já falamos aqui no Olhar Digital, é o componente elusivo que forma uma boa parte do nosso universo. Devido à sua natureza de não interagir com nenhum outro tipo de matéria – nem com ela mesma -, sua observação direta é impossível, e sua presença só pode ser aferida pela influência exercida por ela em outros corpos e partículas, como a luz.
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“Quando minha aluna me mostrou os dados, eu pensei ‘Ela deve estar errada’”, disse Kenneth Burch, professor de Física da universidade e chefe de pesquisa do time que fez a descoberta. “Não é todo dia que você encontra uma partícula completamente inédita bem na sua mesa de estudos”.
De acordo com ele, o Bóson Axial de Higgs difere do Bóson de Higgs por ter um “embalo magnético”, ou seja, ele segue uma força ou direcionamento magnético que gera um campo desta natureza à sua volta. O Bóson (não axial) de Higgs, por outro lado, é completamente desmagnetizado, e serve para atribuir massa a outras partículas.
Para entender essa diferença, precisamos explicar uma característica importante do Modelo Padrão de Físicas de Partículas: elas surgem de diversos campos diferentes do universo, dando forma às suas forças fundamentais (força nuclear forte, a força nuclear fraca, eletromagnetismo e gravidade). Por exemplo: os chamados Bósons Z e W agem dentro da força nuclear fraca, a qual governa o decaimento radioativo em níveis subatômicos.
Quando o universo tinha pouca idade, eletromagnetismo e força nuclear fraca eram uma só coisa, e todas essas partículas eram quase idênticas. Quando o caos do universo esfriou, essa simetria foi quebrada, fazendo os Bósons Z e W ganharem massa e se comportarem de forma diferente de outras partículas.
O campo onde essa quebra de simetria ocorre é conhecido como “Campo de Higgs”. O bóson de Higgs (não o Axial, mas o antigo, descoberto em 2012) aparece sempre que uma quebra de simetria desse tipo ocorre. O problema: essa quebra ocorre de forma processual – uma quebra, depois outra, depois outra, nunca simultaneamente. Ou, pelo menos, foi o que pensamos:
“No caso do Bóson Axial de Higgs, parece que várias simetrias são quebradas ao mesmo tempo, levando à uma nova forma da teoria e um novo ‘modo de Higgs’ [nome dado às oscilações específicas de um campo quântico dentro do campo de Higgs] que exige múltiplos parâmetros para descrever: especificamente, esses parâmetros são ‘energia’ e ‘direcionamento’”, disse Burch.
O Bóson (comum) de Higgs não interage bem com a luz, então, para incentivar sua aparição em experimentos, várias partículas são chocadas umas com as outras a velocidades assustadoramente grandes. É o decaimento dessas partículas que revela a presença do Bóson. Não por menos, nós o descobrimos em 2012 por meio do Grande Colisor de Hádrons (LHC), em Genebra.
No caso do Bóson Axial, ele veio quando materiais quânticos posicionados em temperatura ambiente passaram a imitar as oscilações vistas no “modo Higgs”. Os cientistas por trás do estudo, então, usaram feixes de luz para observá-lo.
O modo Higgs já havia sido previsto por físicos do passado e suas características mais abrangentes já até foram usadas para explicar a matéria escura, mas é a primeira vez que ele é observado de forma prática. “De forma básica, nós temos que explicar a matéria escura por meio de teorias que usem experimentos de partículas já existentes, mas produzir novas partículas para esta finalidade é algo inédito”, disse Burch.
O estudo completo está disponível na revista científica Nature.
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