O bóson de Higgs

Por Mairon Machado (Publicado originalmente no blog Crônicas da Ciência)


Um dos mais cobiçados estudos em física de partículas nos últimos anos é a busca pelo bóson de Higgs. De uma forma geral, a importância de se encontrar o bóson de Higgs está diretamente ligada ao fato da verificação de como surgem as massas das partículas elementares (léptons e quarks), explicando por exemplo por que o fóton (mediador da interação eletromagnética) não possui massa, enquanto os bósons W e Z (mediadores da interação eletrofraca) possuem uma massa superior a 80 GeV.


O bóson de Higgs foi proposto na década de 70 por Peter Higgs como componente natural da matéria, e está classificado no grupo das partículas conhecidas como bósons escalares, ou seja, partículas com spin 0, sendo um componente quântico do campo de Higgs. Em um espaço vazio, o valor esperado do vácuo para o campo de Higgs é diferente de zero, com um valor de aproximadamente 246 GeV. Isto exerce um papel fundamental na natureza, já que esse campo, com esse valor esperado, é o responsável por gerar a massa para cada partícula que se acoplar ao campo de Higgs, incluindo o próprio bóson de

Localização do colisor LHC

Higgs. Desta forma, ocorre uma quebra espontânea da simetria de calibre eletrofraca, o que ficou conhecido como Mecanismo de Higgs.

Uma analogia que pode ser feita ao campo de Higgs é a de que ele se comporta como uma piscina cheia de água. As partículas elementares seriam como esponjas, ou seja tão leves fora da água que poderiam ser consideradas como sem massa. Porém, ao entrarem em contato com a piscina (campo de Higgs), as esponjas iriam absorver a água da piscina, adquirindo então cada esponja uma determinada massa (cada partícula interagindo com o campo de Higgs irá adquirir a sua própria massa).

Busca pelo Higgs (sátira)

No modelo padrão, o campo de Higgs consiste de duas componentes neutras e duas componentes carregadas. As componentes carregadas e uma componente neutra são bósons que quebram espontaneamente a simetria, os chamados bósons de Goldstone, os quais atuam como componentes longitudinais das polarizações dos bósons W e Z. A componente neutra remanescente corresponde ao bóson de Higgs, o qual sendo um bóson escalar possui spin 0 (nenhum momentum angular intrínseco), além de ser sua própria antipartícula.


Existe grande expectativa de que o bóson de Higgs seja descoberto no colisor LHC. A busca por esse bóson se tornou ainda maior a partir de março de 2010, quando o LHC começou a trabalhar com energia de centro de massa de 3.5 TeV, elevando-se rapidamente para 7 TeV com o passar dos meses. Porém, até dezembro do último ano isto não foi confirmado experimentalmente.

Com o aumento de energia de centro de massa para 14 TeV, espera-se que finalmente o bóson de Higgs possa ser verificado experimentalmente, e assim, confirmar a validade do modelo Padrão.