O Bosão de Higgs, celebrizado como “Partícula de Deus”, é uma peça de um campo que permeia todo o espaço-tempo. Interage com muitas partículas, como eletrões e quarks, fornecendo massa a essas partículas.
Quando, em 2012, os cientistas do Grande Colisionador de Hadrões, LHC, confirmaram a existência do Higgs foi um grande avanço. A descoberta preencheu a última peça que faltava no Modelo Padrão da Física, que explica o comportamento das minúsculas partículas subatómicas. A descoberta veio também a confirmar as suposições básicas dos físicos sobre a forma como o universo funciona.
Mas o Higgs que os cientistas encontraram é surpreendentemente leve. Segundo as estimativas, deveria ter sido muito mais pesado. Isso abre uma questão interessante: vimos um Bosão de Higgs, mas é o único? Há mais vagueando por aí?
Apesar de não haver ainda nenhuma evidência de um Higgs mais pesado, uma equipa de investigadores está à sua procura. Há rumores de que, à medida que os protões são esmagados no interior do colisionador, Higgs pesadas e até mesmo partículas de Higgs feitas de vários tipos de Higgs podem sair de onde se escondem.
Se o Higgs pesado realmente existe, precisamos de reconfigurar a nossa compreensão do Modelo Padrão da física de partículas com a nova descoberta de que há muito mais. E dentro dessas complexas interações, pode haver uma pista para tudo, desde a massa da partícula fantasmagórica de neutrinos até o destino final do universo.
Sem o bosão de Higgs, praticamente todo o Modelo Padrão desaba. Mas para falar sobre o bóson de Higgs, primeiro precisamos de entender como o Modelo Padrão vê o universo. Na nossa melhor conceção do mundo subatómico usando o Modelo Padrão, o que pensamos como partículas não é muito importante. Em vez disso, existem campos.
Esses campos permeiam e absorvem todo o espaço e o tempo. Existe um campo para cada tipo de partícula: um para eletrões, outro para fotões e assim por diante. O que se pensa como partículas são pequenas vibrações locais nos seus campos particulares.
O bosão de Higgs tem um tipo especial de campo. Como os outros campos, permeia todo o espaço e o tempo e também consegue interagir com os campos de todos os outros. Mas o campo de Higgs tem dois trabalhos muito importantes para fazer que não podem ser alcançados por nenhum outro campo.
O primeiro é conversar com os bosões W e Z, os portadores da força nuclear fraca. Ao falar com esses outros bosões, o Higgs consegue dar-lhes massa e garantir que fiquem separados dos fotões, os portadores da força eletromagnética. Sem a interferência do Higgs, todas as operadoras seriam misturadas e essas duas forças se fundiriam. O outro é falar com outras partículas, como eletrões. Através das conversas, também lhes dá massa.
Tudo isto foi trabalhado na década de 1960 através de uma série de matemática complicada, mas há um problema na teoria: não há uma maneira real de prever a massa exata do bosão de Higgs. Quando se procura a partícula, não se sabe exatamente o que e onde se vai encontrá-la.
Em 2012, cientistas do LHC anunciaram a descoberta do bosão de Higgs depois de descobrirem que algumas das partículas que representam o campo de Higgs foram produzidas quando os protões foram esmagados um no outro a velocidades próximas à da luz. As partículas tinham uma massa de 125 gigaeletrão-volts (GeV), equivalente a 125 protões – pesado, mas não incrivelmente grande.
Os físicos não tinham uma previsão firme para a massa do bosão de Higgs. Mas existem algumas meias-previsões sobre a massa do bosão de Higgs com base na maneira como interage com outra partícula, o quark superior. Esses cálculos preveem um número muito superior a 125 GeV. Porém, as previsões podem estar erradas.
Poderia haver uma infinidade de bosões de Higgs que são muito pesados para vermos com nossa atual geração de colisionadores de partículas. Algumas teorias especulativas que impulsionam o conhecimento da física além do Modelo Padrão preveem a existência desses bosões pesados de Higgs. A natureza exata desses caracteres adicionais de Higgs depende da teoria que vai de apenas um ou dois campos de Higgs extra-pesados até estruturas compostas feitas de vários tipos diferentes de bosões de Higgs juntos.
Teóricos estão a tentar encontrar qualquer maneira possível de testar as teorias, uma vez que a maioria delas é simplesmente inacessível às experiências atuais. Num artigo recente submetido ao Journal of High Energy Physics, e publicado na revista pré-impressa arXiv, uma equipa de físicos avançou uma proposta para procurar a existência de mais bosões de Higgs, com base na maneira peculiar como as partículas podem decair em partículas mais leves e mais facilmente reconhecíveis, como eletrões, neutrinos e fotões.
No entanto, esses decaimentos são extremamente raros, de modo que, embora possamos, em princípio, encontrá-los com o LHC, serão necessários muito mais anos para recolher dados suficientes.
