A descoberta do Bosão de Higgs é um início, não é um fim.

“Foi como se tivesse sido derrubado por uma onda.” É assim que Peter Higgs descreve a euforia após o anúncio do passado 4 de Julho de 2012 da descoberta no Grande Colisionador de Hadrões (LHC – Large Hadron Collider, o anel com 27 km de diâmetro do CERN) duma partícula semelhante a uma que leva o seu nome.”

Os hadrões, convém lembrar, são partículas constituídas por quarks.

“As pessoas ali presentes reagiram mais como adeptos de futebol vitoriosos do que como delegados dum seminário científico clássico.

Simulação de excesso com o Bosão de Higgs – Crédito CERN

Nota: na imagem acima as partículas com carga eléctrica positiva (+) descrevem caracóis para a direita e as com carga eléctrica negativa(-) descrevem caracóis para a esquerda. Partículas electricamente neutras prosseguem em linha recta.

Há muito que esta festa era esperada. Quando Higgs e outros Físicos teóricos conceberam a ideia dum campo que dá origem à massa, há quase meio século, não poderiam de forma alguma esperar que as provas experimentais da sua teoria proviessem, eventualmente, duma colaboração internacional de milhares de pessoas que operam a máquina mais complexa jamais construída.

No entanto, o que é que se está exactamente a comemorar? De certa forma, a resposta mais honesta é: não se tem ainda a certeza. A maioria das possibilidades que estavam em liça quando o LHC foi ligado pela primeira vez ainda está sobre a mesa. Mas há motivos de sobra para júbilo, qualquer que seja a nova partícula que se identifique de forma concludente.

Pode ser que CERN, perto de Genebra, na Suíça, tenha descoberto exactamente o que estava previsto – o bosão que completa o modelo padrão da física de partículas. Isso seria um triunfo intelectual, um tributo ao poder da mente humana – ou melhor, de muitas mentes a trabalhar através do método científico – para decifrar o cosmos.

A satisfação que isso possa ter trazido a toda uma geração de Físicos teóricos, seria a frustração da próxima geração – oferecendo poucas pistas para se lidar com os muitos mistérios remanescentes do Universo. Os físicos que iniciam as suas carreiras, e aqueles que possam vir a ser por eles inspirados, esperam que as propriedades intrigantes da nova partícula possam vir a ser ainda mais enigmáticas, ao invés de desaparecer essa envolvente de mistério, à medida que os resultados são coligidos ao longo dos próximos meses.

Isso seria ainda mais digno de celebração do que a confirmação do modelo padrão. As surpresas são o maior dom que a natureza pode oferecer à ciência. Elas abrem novas perspectivas e novos caminhos para exploração.

“Em certo sentido, é o fim da estrada”, diz Higgs. “Mas, por outro, é o começo duma nova etapa onde as máquinas como o LHC poderão prosseguir a sua senda de descoberta.”

Já estão a ser apresentadas propostas para a próxima geração de aceleradores (como a construção duma fábrica de Higgs – com custos reduzidos). É óbvio que há uma ênfase considerável nos custos. A Física das grandes descobertas é cara, e as opções mais baratas podem revelar-se tentadoras em tempos de imposição de austeridade.

Para já o que é certo é que o perfil elevado dos participantes italianos no CERN não parece ter sido suficiente para obter do seu governo uma revisão dos profundos cortes dos financiamentos alocados para o Instituto Italiano de Física Nuclear.

E os túneis desolados do Superconducting Super Collider sob a cidade de Waxahachie, no Texas – que poderia ter antecipado a descoberta do CERN por uma década, ou mais – deverão servir de aviso para uma sóbria realidade: os políticos estão mais preocupados com as questões de curto prazo em detrimento do fomento das possibilidades de longo prazo.

No clima actual de dificuldades financeiras, os grandes temas da Física serão, mais do nunca, difíceis de advogar. Mas a excitação provocada pela descoberta do CERN – tanto para milhões de pessoas fora da sala de conferências, como para os que estavam lá dentro  – mostra que o ímpeto humano básico para empurrar as fronteiras do conhecimento ainda floresce. E isso, em si, é digno de comemoração.”

Texto traduzido e adaptado de Editorial de Opinião da New Scientist, de 14 de Julho de 2012, cujo original pode ser consultado aqui
http://www.newscientist.com/article/mg21528733.000-particle-discovery-is-a-start-not-an-end.html

A descoberta da partícula do Bosão de Higgs anunciada na conferência do CERN no passado dia 4 de Julho de 2012 deixa a porta aberta ao objectivo da Ciência de formular um dia uma Grande Teoria Unificadora.

Os passos fundamentais foram dados por Maxwell que conseguiu provar pelos seus dotes matemáticos incríveis que Michael Faraday estava correcto, e unificou a Electricidade com o Magnetismo. A indicação chave era que estes fluxos se moviam à velocidade da luz. Maxwell teve a amabilidade de ir logo informar o seu amigo, que já estava muito velhinho mas que ficou tão contente que dir-se-ia que os seus olhos irradiavam luz, logo ele, que tinha sido tão criticado por afirmar que a luz do Sol e das velas dos candelabros eram o mesmo fenómeno da electricidade e do magnetismo.

Já nos anos 1970, Garshow recebeu o  Prémio Nobel da Física por provar que o Electromagnetismo,  em altas energias, é o mesmo fenómeno da Força fraca, vulgo força nuclear fraca.

Esta força é a que impede que os electrões, que têm carga eléctrica negativa, se despenhem literalmente contra os núcleos dos átomos que envolvem, dado que o saldo de carga eléctrica dos núcleos apresenta carga positiva.

Como sabem, pólos opostos atraem-se e é mesmo precisa esta força fraca para manter os átomos íntegros.

Já viram?
Tínhamos 3 identidades diferentes, a saber a Electricidade, o Magnetismo e Força Fraca que já estão unificados na força electrofraca.

São apenas diferentes aspectos da mesma entidade, é esta afirmação simples mas tremenda que nos clama com base na experimentação e na matemática revista como certa o chamado Modelo-Padrão das partículas. É onde a Ciência mais avançada já encontra, hoje, terreno firme.

Isso é fantástico, mas claro que toda a gente tem tendência a gostar das especulações matemáticas – que são por ora Filosofia, não são ciência, pois ainda não passaram o crivo da experimentação – das teorias unificadoras mais radicais, mais estéticas e com mais “efeitos especiais,” digamos assim.

Não faltam são divagações que tentam avançar a Física de Partículas para além do seu modelo-padrão. Desde a Super-simetria (Susy) , às diversas versões da “Teoria” das Cordas (formalmente não são teorias, pois ainda não têm uma única experiência que as confirme ou refute) até à “Teoria” M, ou W, ou Branes, que são os diferentes nomes da proposta filosófica de Edward Witten para uma Grande Teoria Unificadora.

Grashow refuta esta última hipótese de forma bastante veemente. O Prémio Nobel considera a Teoria das Cordas nada mais nada menos do que “o cancro da Ciência”.

Enfim, radical por radical porventura seja mais um embate do que um debate. Temos que compreender que se está a discutir a fronteira do conhecimento, e as atitudes ou formulações mais radicais, em contexto, terão o seu cabimento.

Mas, e voltando a colocar os “pés na Terra”, que já agora é o planeta onde vivemos, descartando outros Universos, os chamados Multiversos, as cordas, as membranas (fatias de pão de forma que representam os diversos universos, os chamados multiversos) e descartando, como alguns dizem, com acabada ironia, o Pato Donald mais o Rato Mickey adicionados às renas do Pai Natal?

Há alguns indícios bastante consistentes que apontam um caminho mais sóbrio, mais faseado, mais de acordo com a realidade da História da Ciência.

A unificação das forças fundamentais da Natureza, sendo a senhora que se segue a Força forte, vulgo força nuclear forte.

No fundo, e seguindo um discurso perfeitamente informal, propõe-se a unificação do “à volta mas fora do núcleo dos átomos”, a electrodinâmica, com o “interior dos núcleos dos átomos”, a cromodinâmica, que trata dos assuntos e afazeres dos quarks-gluões.

Em energias parcialmente mais elevadas do que as que obtêm a unificação electrofraca pensa-se que esta força fundamental estará unificada com a força forte.

Seria outro passo de gigante, caso se confirmasse.

Como se explica no sítio Web educativo “A Aventura das Partículas”, que passo a citar.

“Os Físicos de partículas estão esperançosos que uma Grande Teoria Unificadora unifique as interacções forte, fraca e electromagnética, mas nada se pode confirmar sem dados experimentais.

Caso seja possível uma Grande Unificação de todas as interacções, então todas estas interacções que observamos serão todas apenas aspectos diferentes da mesma interacção unificada.

Contudo, como poderá isto suceder, se de facto estas interacções são tão diferentes no seu alcance e nos seus efeitos?

É de facto bastante bizarro, mas também é um facto que as Teorias e os dados actuais sugerem que estas forças tão variadas se fundem numa só força quando as partículas por elas afectadas estão em energias suficientemente altas.”

O diagrama abaixo ajuda a visualizar esta sugestão da Natureza.

 

Níveis de energia unificadores de Forças

“Os trabalhos que decorrem sobre a Grande Teoria Unificadora sugerem a existência duma outra partícula mediadora (um bosão) que causa o decaimento do protão. Estes decaimentos são extremamente raros,” como se dizia até há bem pouco tempo atrás.

Será o Bosão de Higgs a chave desta sugestão natural?

Esta é uma hipótese sem dúvida mais sóbria, mas, entretanto, que não desesperem os adeptos das conjecturas mais radicais, o pato Donald espreita da porta dos rumores do CERN e das publicações mais atentas às “conversas de corredor.”

A partícula descoberta não corresponderá exactamente a todas as previsões do modelo-padrão.

Será boato, especulação para se venderem depois publicações e se captar as atenções do público, ou será um fumo que indica a presença dum fogo?

Bem, o que é facto é que ainda não há dados suficientes, e mesmo o boato tem sido rico em divagações e vazio em dados, em substância.

Digamos que é um rumor ainda sem consistência, porventura sem massa, como os fotões dum certo e muito estimável Michael Faraday, em que ninguém acreditava. Nem fotões sequer se sabia que existiam.

Fantástico Michael Faraday!

Fantástica Ciência!

14 comentários

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  1. Excelente, Manel! 😀

  2. Apesar de ser física concordo com a Ana, pois é o que me fascina na física e mais ainda é que essas teorias, por mais loucas que sejam podem se tornar realidade. A física nos proporciona coisas que vão além da imaginação, inclusive a matemática envolvida, assim, por que não “viajarmos” mais ? 🙂 😀 😉

  3. “Tínhamos 3 identidades diferentes, a saber a Electricidade, o Magnetismo e Força Fraca que já estão unificados na força electrofraca. São apenas diferentes aspectos da mesma entidade.”

    Não posso deixar de piscar o olho ao Manel dizendo, “ei, a Santíssima Trindade!” 😀 😉

    Mais um excelente texto, acessível a uma leiga como eu que trocava tudo o que sabe por um terço do que não sabe (citação adaptada; peço desculpa mas não me recordo quem foi o seu autor original). Tenho contudo a confessar, ao contrário daquilo de que sou constantemente acusada (estas manias de pessoalizações e de tomar as partes pelo todo e de se achar que se conhecem as pessoas…tsssc tsssc :D), é a filosofia implicada na Física Teórica que me fascina. A espuma quântica! As cordas teóricas! 😀 😀 😉 (mais uma piscadela de olho).

    Fantástico Manel!

    Fantástico AstroPT!

    1. “a Santíssima Trindade”

      LOLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL 😀

    • Rafael Ligeiro on 25/07/2012 at 07:54
    • Responder

    Mais um artigo excelente, Manel.

    Reproduzo neste espaço o comentário que fiz a sua postagem, no Facebook:

    “A ciência é algo ilimitado. Respostas geram novas perguntas. Ainda que encontrássemos respostas perfeitas às questões mais complexas, aquelas que inquietam todos os homens… Ainda que encontrássemos cura e prevenção para todas as doenças, e, até mesmo, a imortalidade.

    A busca jamais terá fim”.

      • Manel Rosa Martins on 25/07/2012 at 12:33
      • Responder

      Obriagado e um abraço Rafael :))

  4. Queria ver a comprovação do “Campo de Higgs”

      • Manel Rosa Martins on 25/07/2012 at 12:29
      • Responder

      Olhe para cima à noite e depois dê um murro na mesa. Se sentir consistência na mesa tem a sua prova da existência do campo de Higgs. Não aplique força mais que a necessária. :

      Obrigado, boa questão a que colocou. :))

        • Ana GP on 31/07/2012 at 15:50

        Pssst, o que é o Campo de Higgs? a prova de que a mão não atravessa a mesa como seria de esperar que fizesse dado o imenso espaço vazio que se postula no interior atómico? e a espuma quântica, pás??? 😛 🙂

      • Manel Rosa Martins on 07/08/2012 at 23:21
      • Responder

      O campo de Higgs é todo o Universo.

  5. Maravilhoso artigo, Manel.

    Uma dúvida que surgiu (talvez desnecessária): com a confirmação oficial do Bóson de Higgs, em uma dada altura, seria cedo para os Físicos de Partículas “trazerem luz” acerca da Supersimetria?

    Abraços cordiais.

      • Manel Rosa Martins on 25/07/2012 at 02:22
      • Responder

      Sempre com uma palavra amável de incentivo, obrigado Cavalcanti. :))

      A tua pergunta, que engraçado, é que se passa o seguinte, a SuSy (hypothesis da super-simetria) tem sido extraordinariamente útil. Justamente a busca de partículas hipotéticas nela propostas tem sido historicamente um ajuda fantástica a demarcar os limites da estrada que levou à descobert do mecanismo de Higgs, pelos limites que foi demarcando nas muitas experiências do Fermilab.

      Como a Susy prevê um modelo “paralelo” ao modelo-padrão em níveis de energia muito mais elevados, actuou como que uma “vela-padrão” na busca do Higgs, e levou a descobertas reais como de partículas elementares e compostas do modelo-padrão, incluindo bosões e partpartículas hibridas fermiões-bosões. Uma das propostas da Susy são bosões sem número inteiro, o que nunca se verificou mas levou à descoberta deste hibridos,. fundamentais para se conhecer o que está por detrás, qyuais são os mecanismos, de partículas há muito conhecidas como os electrões.

      Na complexidade do modelo-padrão, foi assim que se conseguiu consolidar a difernaça entrte a helicidade que vemos no mundo real, como o pião que gira quando as crianças brincam, com o conceito virtual de quiralidade, que não tem analogia no mundo do muito grande.

      No fundo,a SuSy foi imprescindível para se consolidar o conecito de Spin, que é o momentum intríseco duma partícula. E ajudou a entender que, para cada electrão existir e interagir, são necessários pelo menos 4 partículas virtuais (de existência muito diminuta no tempo).

      A tua pergunta é um desafio apaixonante, será possível fazer um post no AstroPt em linguagem acessível com todos estes conceitos tão anti-intuitivos e tão abstractos?

      Vou ser aberto e franco: estou há 5 meses a tentar e a corrigir, a apagar, a tentar e ainda a não conseguir, mas prometo o seguinte: vou continaur a tentar, valendo-me do auxílio precioso dos Físicos do CERN, que tudo têm feito para “descer cá abaixo” e responder as minhas perguntas.

      Estou a aprontr tal post, mas vou submetê-lo à revisão aqui dos colegas para tentarmos o melhor possível, afinal há um equilibrio muito dificil entre a comunicação simplificada e a precisão exigida pela natureza dos objectos, e, claro está, por tentarmos ser simples sem contornar a verdade, por respito pelos nossos leitores.

      Pergunta desnecessária? Foi antes uma pergunta fundamental, se me permites o anglicismo foi “right on the soft spot,” foi onde é mais difícil e onde é mais…apaixonante.

      Obrigado e um abraço :))

        • Ana GP on 31/07/2012 at 15:47

        Então, assim sendo, apesar de se dizer que a Susy é teórica acabou por se revelar muito prática! Isso não significa que a teoria é mesmo uma Teoria, visto ter conduzido a diversas descobertas/observações bem palpáveis e confirmáveis?

        Trocado por miúdos, a Susy existe?

        Perdoai as eventuais questões parvinhas e a ignorância desta amostra bio e chimio de terceiro Pan…. 🙂

      • Manel Rosa Martins on 07/08/2012 at 23:19
      • Responder

      Tempos de férias desculpam respostas tardias. Não, nenhum super-partícula proposta pela SuSy foi até hoje descoberta, até foi descoberta que não existem, nalguns casos. Por não haver essas partículas nesses níveis de energia foi possível diminuir o leque de possibilidades dos níveis de energia e das interacções subjacentes que levaram à descoberta do bosão de Higgs, e em tempos do bosão W+

      Foi por exclusão de partes que SuSy contribuiu.

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