Curiosidade:quando os físicos fizeram a descoberta histórica do bóson de Higgs em 2012 usando o acelerador de partículas mais poderoso do mundo, eles não fizeram diretamente detectar a partícula indescritível. Em vez de, eles encontraram a impressão digital do velho Higgsy - uma impressão digital composta de outras partículas. Agora, físicos que analisam a grande quantidade de dados coletados nas duas primeiras execuções experimentais do Large Hadron Collider (LHC) descobriram outro Impressão digital de Higgs. E é diferente da descoberta de 2012, mas, possivelmente, mais profundo.

Antes de entrarmos nas impressões digitais de partículas, vamos revisitar o que os físicos procuram nos detectores do tamanho de prédios localizados ao redor do anel de 17 milhas (27 quilômetros) de ímãs supercondutores do LHC. O LHC acelera bilhões de partículas carregadas (como prótons) para perto da velocidade da luz e, através do uso de campos magnéticos extremamente precisos, o acelerador colide esses feixes de partículas com outros feixes de partículas sendo acelerados na direção oposta. O esmagamento frontal de partículas resultante produz energia intensa - o tipo de energia que o universo não viu desde o Big Bang, cerca de 13,8 bilhões de anos atrás. Essas colisões de partículas replicam as condições do Big Bang, apenas em uma escala infinitesimalmente miniaturizada.

Na esteira desses bilhões de mini big bangs, a energia extremamente concentrada se condensa em novas partículas que não existem regularmente na natureza, como o bóson de Higgs, uma partícula que foi teorizada na década de 1960 por Peter Higgs e François Englert.

A partícula de Higgs é um bóson de calibre, ou o intermediário entre o campo de Higgs e a matéria. O campo de Higgs é considerado onipresente em todo o universo. Esse campo dá à matéria sua massa, e o bóson de Higgs era a "peça que faltava" do Modelo Padrão da física de partículas, um livro de receitas de como toda a matéria do universo deve funcionar. Não é surpreendente, então, que sua descoberta resultou no Prêmio Nobel de Física de 2013 indo para Higgs e Englert.

Como já apontamos, o LHC não pode detectar diretamente o bóson de Higgs. Esta partícula instável decai muito rápido até mesmo para o detector mais avançado ver. Quando decai, ele cria produtos de decomposição - basicamente partículas subatômicas regulares que não decaem tão rápido. É como um foguete de fogo de artifício com um pavio muito curto; você só vê o fogo de artifício (bóson de Higgs) quando ele explode (partículas de decaimento regulares).

Os físicos fizeram sua descoberta de 2012 cortesia dos experimentos CMS e ATLAS no LHC, que revelou um "excesso" de fótons emergindo do ruído das colisões de partículas. E eles não eram apenas quaisquer fótons. Esses fótons apontaram para a existência de uma partícula com uma massa de cerca de 125 GeV (que é aproximadamente 133 vezes a massa de um próton) - um processo de decaimento teorizado que prevê um bóson de Higgs se quebrando em um par de fótons. Mas os físicos pensaram que o bóson de Higgs pode ter outras maneiras de decair (chamados de "canais de decaimento"), e agora os físicos detectaram o canal de decaimento favorito de Higgs - quando ele se transforma em um quark bottom (o segundo mais pesado dos seis sabores de quarks) e seu irmão de antimatéria, um quark anti-bottom.

Esta é uma grande notícia. Teoriza-se que o bóson de Higgs decai em pares de quarks bottom quase 60% das vezes. Em comparação, Prevê-se que o Higgs decairá em pares de fótons apenas 30% das vezes. E nós mencionamos que é realmente difícil detectar a impressão digital do decaimento do quark bottom de Higgs? Tão difícil que demorou seis anos para fazer.

"Encontrar apenas um evento que se pareça com dois quarks bottom originados de um bóson de Higgs não é suficiente, "disse o cientista Chris Palmer, da Universidade de Princeton, em um comunicado. "Precisávamos analisar centenas de milhares de eventos antes de podermos iluminar este processo, que está acontecendo no topo de uma montanha de eventos de fundo de aparência semelhante. "

Agora os físicos fizeram isso, e estudando o processo de decadência mais favorável de Higgs, eles podem usá-lo como uma ferramenta para investigar a física além do modelo padrão.

"Física além do modelo padrão" significa apenas "física que ainda não conhecemos". Muitas vezes rotulado de "física exótica" ou "nova física, "este reino empolgante vai além dos limites da física conhecida. A partícula de Higgs é muitas vezes considerada um portal para uma nova física.