Quando foi feito o anúncio do que pode ser a descoberta do bóson de Higgs, pouca gente parece ter notado que era a declaração conjunta de duas equipes: a equipe do detector ATLAS e a equipe do detector CMS. Cada uma fez um anúncio apontando que tinham uma precisão de quase 5 sigmas de que o que haviam observado era o bóson de Higgs.
Caçando o Bóson de Higgs
Dentro do LHC existem sete experimentos acontecendo: o ATLAS (A Toroidal LHC Apparatus), o CMS (Compact Muon Solenoid), o LHCb (LHC-beauty), o ALICE (A Large Ion Collider Experiment), o TOTEM (Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation), o LHCf (LHC-forward) e o MoEDAL (Monopole and Exotics Detector At the LHC). As colisões acontecem em quatro pontos dentro do LHC; dois deles são o ATLAS e o CMS.
Nestes dois detectores, o bóson de Higgs foi caçado durante vários anos. Como a partícula tem a vida muito curta, em vez de procurar “ver” o bóson de Higgs, os detectores procuram pelas partículas que são emitidas quando o bóson se desfaz: eles decaem em dois fótons ou em dois outros bósons Z, que por sua vez decaem em dois léptons. Existem outras maneiras do bóson de Higgs decair, mas estas duas são as mais fáceis de detectar.
Só que nem tudo são flores: os bósons Z acontecem uma vez para cada 12.000 bósons de Higgs, e os fótons podem ficar perdidos em um mar de fótons criados por outros processos de decaimento. O truque é usar as duas medidas combinadas, o que dá o número de 5 sigmas de significância nos dados, ou seja, uma chance em 2 milhões de que não seja o bóson de Higgs.
O que aconteceria se os dois experimentos fossem considerados um só? Combinar os dois processos de certa forma anula alguns pontos fracos de ambos, dando mais confiança no resultado. Mas quanta confiança?
Dois experimentos como se fossem um só
O físico Phillip Gibbs, que não faz parte de nenhuma das equipes que trabalha no LHC, tentou fazer a combinação dos resultados de um ano e meio dos dois experimentos, e chegou a um novo número para a confiabilidade dos resultados: 7,4 sigma. Isto significa que as chances de que os resultados dos dois processos foram causados por acaso estatístico é menos de duas em 10 bilhões.
Se 3 sigmas significam “observação” e 5 sigmas significam “descoberta”, o que significam 7 sigmas? “Certeza”? Talvez. O problema de combinar os resultados dos dois experimentos desta forma significa que você não vai poder mais usar um processo para fazer uma verificação cruzada dos resultados do outro processo, conforme apontou o pesquisador do ATLAS, Aidan Randle-Conde. Outro problema no cálculo é que ele foi feito de forma bastante rudimentar. Um cálculo mais preciso demanda mais tempo, devido à complexidade da tarefa.
Mesmo assim, é mais um número para aumentar a nossa confiança nos resultados do LHC. E um bom número.
[NewScientist, viXra]