O Bosão de Higgs e 5-sigma

Num artigo anterior descrevi como equipas do Fermilab e do LHC detectaram uma quantidade de eventos acima do normal na gama de energias entre os 130 e 150 GeV, e que tal estava a gerar algum entusiasmo, moderado por uma boa dose de cepticismo, entre os físicos. É possível que estes sejam os primeiros indícios experimentais da existência do bosão de Higgs. Mas para poderem reclamar uma descoberta os físicos têm de recolher uma quantidade de dados sobre colisões suficiente para garantir que o desvio observado excede 5-sigma. O que é que isto quer dizer ? Vejam o gráfico seguinte que representa os resultados da experiência ATLAS no LHC.


(Crédito: Equipa ATLAS, LHC, CERN.)

No eixo horizontal temos a energia, no vertical uma medida do número de detecções de uma configuração particular de partículas. Sabe-se, por modelação teórica que na ausência do bosão de Higgs são esperados alguns eventos deste tipo para cada energia testada. No gráfico, essa espectativa teórica é representada pela linha a tracejado. A linha contínua com pontos negros corresponde às observações experimentais. Notem as bandas coloridas que acompanham a linha a tracejado. A banda verde corresponde a todos os pontos que distam do valor esperado até um desvio padrão: 1-sigma. A banda amarela e verde, em conjunto, contêm todos os pontos que distam do valor esperado até dois desvios padrões: 2-sigma.

A elipse a vermelho realça os resultados que estão a entusiasmar os físicos. Vejam como a linha das observações “desobedece” às previsões e desvia-se mais de 2-sigma (2.7-sigma para ser exacto) da linha a tracejado. Este excesso de eventos indica que o modelo sem Higgs parece não ser capaz de explicar os resultados experimentais. Para além dos processos que geram os eventos esperados, algo está a gerar eventos extra. Mais uma vez, cálculos teóricos prevêem que um bosão de Higgs nesta gama de energias produziria precisamente este tipo de eventos, contribuindo para o excesso observado.

No entanto, os físicos são cautelosos e têm como regra fundamental só aceitar um resultado experimental como uma descoberta se o mesmo for demonstrado para um grau de fiabilidade de 5-sigma. Isto é equivalente a dizer que a probabilidade do resultado observado ser devido a um processo aleatório é inferior a 0.00006%. Para melhor visualizar o que os físicos têm agora de fazer para demonstrar que estes resultados são reais imaginem que adicionamos mais 3 bandas de cor às bandas representadas a verde (1-sigma) e a amarelo (2-sigma). As bandas têm a mesma espessura que as restantes pois são múltiplos do desvio padrão. Para que a descoberta do Higgs seja aceite como um facto é necessário que, com mais dados de colisões, os físicos consigam produzir um gráfico semelhante em que a linha contínua dos resultados experimentais se desvie mais do que essas 5 bandas (5-sigma) da linha a tracejado. A estatística ajuda um pouco pois com um maior número de experiências a largura das bandas (o desvio padrão) diminui e o efeito, se for real, é amplificado.

4 comentários

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  1. Sou da opinião dos cientistas que dizem que a gravidade é uma ilusão.

    Sendo assim, o tal bosão de Higgs jamais deverá ser encontrado.

    1. Caro Cristiano.
      Podendo cair em afirmações que alimentem teorias da conspiração, eu suspeito que:
      1-As empresas e organismos ligados às forças armadas de alguns paises, já poderão deter a manipulação da gravidade,super condutores à temperatura ambiente e geradores eléctricos ultra eficientes.
      2-Tal saber poderá implicar também o conhecimento da produção de energia eléctrica a baixo custo, que poderia provocar ruptura do sector de produção que está instalado.
      3-São boatos que vagueiam desde os tempos da 2ª. Grande Guerra Mundial. Para além do que muito se inventa sobre os projectos secretos da Alemanha Nazi no século passado, o facto é que os rapazinhos estava a “trabalhar” com “agua pesada”, H2O com Deutério ou Trítio, em vez de Hidrogenio. Pelo pouco que sei, Deutério ou Tritio servem para libertar neutrões, provocando “Beta Decay”. O que é que os tipos andavam atrás, da bomba de neutrões, fusão nuclear ou fissão nuclear?
      4-Como eu já afirmei antes, se todas estas opções existirem, o “Lobby do Crude”, motor da mórbida economia terrestre, nem dá chance a que se pense em libertar qualquer noticia oficial sobre o assunto!
      5-Podem acusar-me de “Nerd” e “apanhado do clima”, mas no inicio do século XX já havia noticias de geradores ultra eficientes; mas também o petróleo estava a inicar o seu precurso contra o carvão e a tecnologia da “queima” devia ser mais abrangente estimulante para a industria que os supostos “esóterismos electro-magnéticos”!

      Quem sabe!
      Sonhar não custa, por enquanto!

        • Cristiano on 28/07/2011 at 05:06

        Caro Paulo,

        Nesse blog constantemente se combate idéias que podem dar origem a teorias da conspiração, o que considero um trabalho inútil. Teorias da conspiração não enganam ninguém que não queira se enganar.

        Crê nessas teorias quem quer, e descrê quem quer também, e não por alguém tanto falar sobre elas, mesmo que esteja a falar bem (contra elas).

        Então, pelo menos pra mim, nenhum problema com relação a teorias da conspiração.

        Sobre essas tuas idéias, acho-as muito interessantes, mas, como muitas teorias da conspiração (e não estou afirmando que é o que suas idéias são) têm uma falha grave (e talvez nunca demonstrada aqui):

        O homem usa o que tem, ainda mais quando sua vida está em jogo.
        Se alguém vem te matar (ou a alguém que você gosta), e tu tens uma arma desintegradora, não a usaria? Claro que usaria!
        Se teus filhos tivessem morrendo de forme, não usaria o dinheiro que tens pra sanar essa necessidade? Claro que usaria!

        Como na maioria das vezes que se fala em teorias da conspiração, os EUA são quem detém essas coisas (discos voadores despencados, tecnologia ET, canhões superpoderosos de Gauss, armas milagrosas de Tesla, navios que viajam no tempo, máquina anelar antigravitacional etc).

        E os EUA, vez ou outra, passam por sérios problemas. Ou alguém (que vê noticiários) duvida?

        Uma das teorias da conspiração fala de armas nucleares negociadas no mercado negro.

        E se algum terrorista “anti EUA” as comprou?

        Ora, seria só usar o radar de um disco voador desses que foi capturado pelos EUA pra achar a bomba – e o terrorista.

        Ou, em outro caso, seria só usar o motor antigravitacional pra criar casas flutuantes, que seriam vendidas por bilhões cada uma, e sanar todas as dívidas americanas, por milhares de anos.

        Quero dizer,

        Se os EUA (ou seja, quem é de lá que esteja envolvido com isso) detém tantas coisas milagrosas (como aqueles caixotes mostrados em Indiana Jones 3 parecem conter), porque não as usa? Por causa de algum princípio idiota de “não usar o que temos porque o mundo não está preparado?” O mundo nunca esteve preparado para a internet, para os celulares e para os carros. E aqui estamos nós, talvez a 300 anos de uma bem merecida extinção (eis a minha teoria da conspiração).

        Será que os EUA estariam dispostos a morrer num ataque nuclear terrorista ou falir economicamente, sem nunca tocar num desses “divisores de águas?”

        A resposta? A lógica quem diz: é NÃO!

        Pode crer que se eu tivesse uma arma desintegradora e um sujeito viesse disposto a me matar, ou a alguém que eu amo, eu a usaria. Mesmo diante de milhares de pessoas!

        E que se dane o mundo! Pensaria eu. Eu quero é viver!

        E por último, como pode alguém te acusar de ser nerd? Ser nerd é um orgulho! Eu (que sou um) que o diga, postei os 10 mandamentos nerds no meu blog:

        http://ufosburger.wordpress.com/nerd/

        Bom, sobre orgulho, só não é muito pra família e pros amigos… (segundo diz o 7° mandamento) 🙂

  2. “Ele” tem de nascer; “ele” tem de nascer! Vamos provocar as contracções do útero, nem que para isso tenham que “escavacar” o acelerador de “$massas€”.
    Just kidin!
    Um link a explicar em “Português” o que poderá ser o dito bosão de Higgs, talvez me livre da ignorancia e cepticismo que eu tenho por esse assunto. Sendo uma “transferencia de energia” é possivel que esteja relacionado com a interacção das “partículas virtuais” do espaço-tempo e as massas que por este universo vagueiam, provocando o tal empurrão a que se chama gravidade?
    A ver vamos, como diria o cego!

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