Higgs mostra como a matemática pode prever coisas no mundo real

Publicado em 9.07.2012

Durante 40 anos, o bóson de Higgs não passou de uma letra nas equações dos físicos. Ele era usado para completar o modelo padrão de partículas, sendo responsável pela “quebra de simetria eletrofraca”, a separação da força eletromagnética, que é mediada pelos fótons, e a força nuclear fraca, que é conhecida pelo seu papel na radioatividade, logo nos primeiros momentos do Big Bang.

A matemática previu

Matematicamente, o bóson de Higgs é uma consequência das equações que descrevem um campo de força, o campo de Higgs, um campo que exerce sua influência no universo invisível. Sem o campo de Higgs, as partículas podem viajar pelo espaço sem resistência alguma, e as mudanças de velocidade acontecem sem inércia – por que não existe massa.

No início do universo, a temperatura altíssima do Big Bang não permitia que o campo de Higgs se formasse. Com o resfriamento do universo a uma temperatura apropriada, logo depois do tempo de Planck, o momento mais remoto do Big Bang, o campo de Higgs pode se organizar.

A partir daquele momento, as partículas passaram a sofrer uma mudança em seus movimentos. Os transmissores da parte fraca da força eletrofraca, duas partículas W (uma positiva e outra negativa) e a partícula neutra Z passaram a sentir a força Higgs de forma dramática. Para o fóton nada mudou, mas para os W e Z, voar passou a ser como nadar no melado.

Outras partículas que também sentiram a influência do campo de Higgs, mas de forma diferente, foram os quarks, que também passaram a ter massa. E com isto puderam se reunir em prótons e nêutros, e ser orbitados por elétrons. A influência do campo de Higgs permite a existência de átomos, de reações químicas e de estruturas complexas.

Pelo menos era isto o que os físicos diziam para si mesmos. Era algo tão matematicamente perfeito que alguns acreditavam que a natureza deveria seguir o script. Mas as dúvidas incomodavam muitos que conheciam história. Uma substância imponderável que preenche todo o espaço, e responsável por todos os fenômenos físicos? Será que existia mesmo?

A experiência confirmou

Mas desta vez veio o sucesso. Os cientistas construíram uma máquina que colide prótons a 99,999999% da velocidade da luz, o suficiente para sacudir alguns bósons de Higgs. Os bósons têm vida muito curta, mas quando se desfazem, deixam um rastro de partículas que é a assinatura do seu decaimento. Os cientistas registraram esta assinatura nos detectores e com isto deduzem que alguns bósons decaíram.

Mas o sucesso dos cientistas tem um outro significado profundo: valida o empreendimento científico como uma forma de conhecer a natureza. De alguma forma, alguns humanos rabiscando em papéis descobriram um dos mais profundos segredos da natureza usando apenas a cabeça (e talvez lápis e papel), coisa que mais tarde uma máquina de vários bilhões de dólares que cria temperaturas de um milhão de bilhão de graus iria confirmar.

Durante os anos em que o bóson de Higgs era um símbolo matemático hipotético nas equações dos físicos, a sua existência era quase como um artigo de fé científica. Sem ele, haveria alguma coisa desesperadamente errada com toda a estrutura da compreensão científica do universo. Felizmente, a história termina bem, o bóson foi encontrado, o que é, segundo o físico Brian greene, “um enorme triunfo para os métodos mátemáticos que fazem predições de coisas no mundo real”.

Mas esta história é só um capítulo, e nem é o último capítulo no livro da natureza. Os cientistas ainda precisam descobrir mais partículas para explicar mistérios como a abundância da matéria escura no espaço e como a gravidade se encaixa nas forças da natureza. [ScienceNews]

Autor: Cesar Grossmann

Sou formado em Engenharia Elétrica, mas trabalho no setor público, gosto de xadrez e fotografia.

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12 Comentários

  1. Encontraram uma partícula é claro, com tantos sigmas é bem possível, só que ainda não se sabe que partícula é essa. Supõem que seja o higgs e se for tudo bem, porém o boson pede não ser uma partícula e sim uma energia e por isto não pode ser detectada seria a energia gravitacional da partícula. A partícula tendo massa, esta massa e transferiria para tudo o que existe. O mesmo podemos supor da matéria escura, que não seria matéria e sim uma energia e pelo mesmo motivo não pode ser detectada. Seria a energia gravitacional do centro do universo. Para isto temos que supor que o universo tenha um centro e a teoria padrão é contra. Será que a teoria padrão (teoria do big bang) está correta? Eu comparo o universo a uma gigantesca galáxia, só que as galàxias são feitas de estrelas e o universo de galáxias. No universo tudo gira, tudo se aglomera, tudo se choca e tudo se fundi.

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  2. Galera, parem de fantasiar: esse Bóson específico – o Bóson de Higgs – ainda não alcançou a certeza da Física, mal alcançou os 5-sigma em todos os experimentos. São necessários 6-sigma em todos eles para que algo seja confirmado ou não.

    Segurem os ânimos…

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    • P.: “…mal alcançou os 5-sigma em todos os experimentos…”

      Comentário: “mal” alcançou 5 sigma? Quer dizer, 0,00005% de incerteza é “mal alcancou 5 sigma”?

      Ooooorraaa…!!!

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    • Não fui eu quem definiu as regras da Física! e 0,000005% faz mta diferença no mundo das partículas suabatômicas!

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  3. A matemática já possibilitou o desenvolvimento da sociedade humana, da informática e de toda a eletrônica, ela serviu para descobrir Planetas do sistema solar e além, calcular segredos fantasmagóricos do Universo, Matéria escura, movimentos galácticos no macro-universo e muitas partículas antes do bóson no micro-universo.
    Higgs não mostra que a Matemática pode prever coisas do mundo real, ele apenas confirma. :)

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  4. Se esta partícula, descoberta for realmente o boson de higs, julgo estarmos no início de um outro mundo, de uma nova era, que com certeza nos vai deslumbrar com outras realidades e outras formas de estar no universo, compreendendo melhor os nossos erros de entendimento perante tantas adversidades, que quer queiramos quer não iremos compreender melhor as religiões entre muitos outros factores que nos barravam outros caminhos, outras direcções, outras hipóteses de tomar outros rumos, novos conhecimentos no seu todo.

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    • E certamente, os maiores gênios ainda não chegaram a desbravá-la completamente.

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    • A caçada pelos WIMPs continua. São partículas fantasmas que muito pouco ou em nada interagem com a matéria que conhecemos, são da teoria da supersimetria, que indica que toda a partícula da natureza tem como reflexo uma partícula supersimétrica. Elas são ainda as favoritas, embora a supersimetria seja uma teoria matemática altamente especulativa, para explicar o enigma da matéria escura, as mais citadas são os “fotinos”, os alter-egos supersimétricos do fóton, e os “gravitinos”, dos grávitons.
      Existe ainda também a procura pelos próprios grávitons, estes sim são uma procura no Modelo Padrão, para fechar com as equações. Os grávitons, como o nome diz, são as partículas da energia gravitacional do Universo.

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