Porque partícula de Deus ?
O apelido foi dado pelo físico Leon Lederman, vencedor do Prêmio Nobel em Física, pelo fato de o bóson de Higgs ser a partícula que tem a propriedade de fazer com que todas as outras tenham diferentes massas, é uma simples analogia com a história bíblica da Torre de Babel, em que Deus, em um dos seus acessos de fúria, faz com que todos falem línguas diferentes. Do mesmo modo, o Bóson de Higgs faria com que todas as partículas tivessem massas diferentes. A maior parte da comunidade científica prefere o termo bóson de Higgs.
Mas o que é o Bóson de Higgs…?
Bem resumidamente: Diferentes partículas subatômicas são responsáveis por dar a matéria propriedades diferentes. Uma das propriedades mais misteriosa e importante é a massa. Algumas partículas, como prótons e nêutrons, têm massa. Outros, como os fótons, não. Acredita-se que o bóson de Higgs, ou “partícula de Deus”, pode ser a partícula que dá massa à matéria.
Antes de tudo vamos tentar entender o que são as quatro forças fundamentais do universo conhecido e uma pequena introdução à física de partículas antes de chegarmos ao Bóson de Higgs…Assista o vídeo abaixo e uma explicação bem didática
Toda a matéria é composta de quarks e léptons. Três quarks se unem para formar prótons e nêutrons. Os prótons e nêutrons se unem para formar os núcleos atômicos.
Os Léptons aparecem na natureza em dois tipos: eletricamente carregadas e neutro. Os Léptons neutros são chamados neutrinos e dificilmente interagem com a matéria. Há três tipo de léptons carregados, mais leves do que o elétron. Os Elétrons, que são carregadas negativamente, são atraídas para os núcleos, que são carregados positivamente, para formar os átomos. Uma boa representação de um átomo é uma nuvem de elétrons que giram em todas as direções em torno de um núcleo (prótons e nêutrons). Como os átomos formam tudo no universo, quarks e léptons são os blocos fundamentais da natureza.
Existem quatro forças fundamentais. A mais conhecida é a gravidade, que mantém os seres humanos e outros objetos presos à Terra e faz com que a Lua gire ao redor da Terra e a Terra ao redor do sol. A gravidade é gerada pelos objetos com massa. Mas porque a gravidade é uma força tão fraca ? e só corpos de grande massa, como a Terra e o Sol, criam um efeito significativo. No mundo subatômico, onde prótons, nêutrons e elétrons são extremamente leves, a gravidade não desempenha nenhum papel.
A segunda força fundamental é uma combinação de três forças que se pensava ser independentes umas das outras: magnetismo, a força elétrica e da interação da foça nuclear fraca. A força eletromagnética é a fonte de todas as forças macroscópicas, exceto as criadas pela gravidade.
A terceira é a força nuclear forte que une prótons e nêutrons para formar um núcleo atômico e inibe a repulsão entre prótons, carregados positivamente, evitando assim a sua dispersão. As forças fortes são aquelas responsáveis pelos fenômenos que ocorrem a curta distância no interior do núcleo atômico.
A quarta força é a nucler fracas, são aquelas que explicam os processos de decaimento radiativo, tais como o decaimento beta nuclear.
Nota: O Modelo Padrão da física de partículas fornece uma descrição da matéria microscópica e suas interações fundamentais.
O Grande Colisor de Hádrons (LHC) é um enorme instrumento científico, perto de Genebra, na fronteira entre a Suíça e a França. É um acelerador de partículas usado por físicos para estudar as menores partículas conhecidas. Ele vai revolucionar a nossa compreensão, do mundo atômico até a vastidão do Universo.
No Grande Colisor de Hádrons os pesquisadores devem esmagar partículas em velocidades muito altas. Com a energia resultante da colisão que é suficientemente elevado, a partícula é convertida em pedaços menores de matéria, um dos quais pode ser um bóson de Higgs. A partícula de Higgs só vai durar por uma fração de segundo.
O Grande Colisor de Hádrons pode recriar as condições no universo quando tinha menos de um trilionésimo de segundo de idade. A imagem acima é um dos enormes detectores de partículas do colisor, chamado de Compact Muon Solenoid.
Dois feixes de partículas subatômicas chamadas “hádrons” ou prótons ou íons de chumbo viajam em direções opostas dentro do acelerador circular, ganhando energia a cada volta (quase na velocidade da luz). Os físicos usam o LHC para recriar as condições existentes logo após o Big Bang, colidindo as duas partículas de frente com energia muito elevada. Equipes de físicos de todo o mundo, então, analisam as partículas criadas nas colisões usando detectores especiais em uma série de experimentos dedicados ao LHC. A
Vamos a uma analogia
Imagine duas agullhas de costura viajando uma em direção a outra, quase na velocidade da luz. Elas são lançadas a uma distância de 10Km uma da outra e irão se encontrar no meio do caminho, uma colidindo com a ponta da outra….
Essa colisão entre partículas produz uma energia de aproximadamente 14 teraeletrovolvolts. É uma colisão equivalente entre dois trens de 500 toneladas a uma velocidade de 80 Km/h.A energia liberada é imensa.
Com já foi dito, o universo conhecido é feito de partículas de matéria diferentes e quatro forças (gravidade, eletromagnetismo, força nuclear forte e força nuclear fraca). Entre essas partículas, você encontrará seis quarks e seis léptons. Quarks formam os prótons e nêutrons, enquanto os membros da família do lépton incluem o elétron e o neutrino.
Os cientistas não estão inteiramente certo porque algumas partículas parecem não ter massa, como no caso dos fótons, e outros são “maciças.” O modelo padrão prevê que existe uma partícula elementar, o bóson de Higgs, que produz o efeito de massa. A Confirmação do bóson de Higgs seria um marco importante na nossa compreensão da física. O mecanismo de Higgs propõe que há um campo que permeia o Universo, o campo de Higgs. É um campo que deveria ser responsável pela gênese de massa inercial (e, por causa do princípio da equivalência de Einstein, a massa gravitacional).
Cada partícula em nosso universo “flutua” no campo de Higgs. Através dessa interação, cada partícula tem sua massa. Diferentes partículas interagem com o campo de Higgs com forças diferentes, daí algumas partículas são mais pesadas (tem uma massa maior) do que outros). Algumas partículas não têm massa, elas não interagem com o campo de Higgs.
O campo de Higgs não é considerada uma força. Ele não pode acelerar as partículas, e não transfere energia. No entanto, ele interage com todas as partículas (exceto as sem massa).
O bóson de Higgs tem muitas maneiras de interagir com todos os outros tipos de partículas, diferente do campo de Higgs que apenas envolve a massa…
É um tema relativamente complexo, mas o vídeo abaixo pode ajudar a entender melhor….Eu recomendo…!
