p O campo de Higgs é como um oceano sem fim, através do qual toda a matéria nada. Algumas partículas são como esponjas e absorvem a massa à medida que avançam pesadamente, enquanto outros são tão ágeis quanto peixinhos minúsculos e se lançam em disparada. p A teoria de Higgs é uma explicação lindamente simples de por que algumas partículas são massivas e outras não. Mas nem todas as previsões da teoria de Higgs foram testadas experimentalmente ainda. É por isso que os cientistas do experimento CMS no Large Hadron Collider estão colocando o bóson de Higgs sob um microscópio e tentando determinar como ele se encaixa no delicado ecossistema de partículas.

p "Sabemos que o Higgs interage com partículas portadoras de força massivas, como o bóson W, porque foi assim que o descobrimos originalmente, "disse a cientista Patty McBride do Laboratório Nacional de Acelerador Fermi do Departamento de Energia dos EUA, que apóia a pesquisa de centenas de cientistas americanos no experimento CMS. "Agora estamos tentando entender sua relação com os férmions."

p Os férmions são partículas que se encaixam para formar a estrutura invisível dentro dos átomos. Bosons, por outro lado, são a manifestação física de forças e realizam tarefas como colar fermions.

p Em junho de 2014, cientistas do experimento CMS publicaram um artigo em Natureza mostrando que o bóson de Higgs tem uma relação com férmions medindo a taxa na qual ele decai em léptons tau, um primo mais pesado do elétron. Mais tarde, os experimentos CMS e ATLAS encontraram evidências do bóson de Higgs decaindo em quarks bottom. Agora, os cientistas estão investigando sua relação com o quark top.

p "A relação entre o Higgs e o quark top é particularmente interessante porque o quark top é a partícula mais massiva já descoberta, "McBride disse." Como o 'doador da massa, 'o bóson de Higgs deve gostar muito do quark top. "

p Porque o quark top é muito mais massivo do que o bóson de Higgs, é impossível para um bóson de Higgs decair em um par de quarks top. Felizmente, há outra maneira de medir a força com que o bóson de Higgs se acopla aos quarks top:procurando o caso raro de produção simultânea de quarks top e um bóson de Higgs.

p "A produção do bóson de Higgs é rara - mas a produção de Higgs com quarks top é a mais rara de todos, no valor de apenas cerca de 1 por cento dos eventos do bóson de Higgs produzidos no LHC, "disse Chris Neu, um físico da Universidade da Virgínia que trabalhou nessa análise.

p Em um artigo publicado hoje na revista Cartas de revisão física , os cientistas do experimento CMS relataram a observação de uma abundância estatisticamente significativa de eventos nos quais o bóson de Higgs é produzido em associação com dois quarks top. O resultado CMS para este raro processo de Modelo Padrão com significância de 5,2 sigma constitui a primeira observação que excede o limite de 5 sigma exigido pelos físicos. O experimento ATLAS também submeteu um artigo sobre o mesmo fenômeno para publicação.

p Para obter esses resultados, o experimento CMS procurou bósons de Higgs com base nas inúmeras assinaturas possíveis que ele pode deixar no detector.

p "Um quark top decai quase exclusivamente em um quark inferior e um bóson W, "Neu disse." O bóson de Higgs, por outro lado, tem um amplo espectro de modos de decaimento, incluindo decaimentos para pares de quarks bottom, Bósons W, léptons tau, fótons e vários outros. Isso leva a uma grande variedade de assinaturas em eventos com dois quarks top e um bóson de Higgs. Buscamos cada um deles e combinamos os resultados para produzir nossa análise final. "

p Explorar a relação do bóson de Higgs com o quark top também pode ser uma possível janela para uma nova física, de acordo com o Diretor Adjunto do Fermilab, Joe Lykken.

p "Identificar esse acoplamento nos dirá muito sobre o comportamento do Higgs e como ele também pode interagir com outras partículas que não descobrimos, como matéria escura, "Lykken disse." Compreender profundamente como o Higgs interage com as partículas conhecidas pode ajudar a nos levar a uma física além do Modelo Padrão. "