Peter Higgs transformou o que sabemos sobre os blocos de construção do universo

O Large Hadron Collider é o maior e mais poderoso acelerador de partículas do mundo. Crédito:CERN

Peter Higgs, que deu seu nome à partícula subatômica conhecida como bóson de Higgs, morreu aos 94 anos. Ele sempre foi um homem modesto, especialmente quando se considera que foi um dos grandes nomes da física de partículas - a área da ciência preocupada com o blocos de construção da matéria.

Em 1964, alguns anos depois de chegar de Londres para assumir um cargo na Universidade de Edimburgo, Higgs leu um artigo do físico teórico americano Philip Anderson. Na época, os físicos não tinham uma teoria sobre como as partículas subatômicas obtinham massa. (A massa pode ser descrita como a quantidade total de matéria num objeto, enquanto o peso é a força da gravidade que atua sobre um objeto.)

O artigo de Anderson mostrou que as partículas podem ter massa. Quando um sistema na física - como duas partículas subatômicas diferentes - muda, os físicos às vezes o descrevem como tendo "simetria quebrada". Isso pode levar ao surgimento de novas propriedades.

Durante uma caminhada nas Terras Altas da Escócia, Higgs teve a ideia da sua vida. Ele descobriu exatamente como aplicar a quebra de simetria sobre a qual havia lido no artigo de Anderson a um importante grupo de partículas chamadas bósons de calibre. Isso levaria a uma explicação de como os blocos de construção da matéria adquirem sua massa.

Dois outros grupos de físicos tiveram a mesma ideia mais ou menos na mesma época:Robert Brout e François Englert em Bruxelas, e Carl Hagen, Gerald Guralnik e Tom Kibble no Imperial College London.

Uma reflexão tardia

A principal característica distintiva da contribuição de Higgs foi que, numa reflexão posterior, ele previu a existência de uma nova partícula massiva que sobrou do processo que ele havia elaborado nas Highlands. Esta partícula mais tarde levaria seu nome:bóson de Higgs.

Acredito que sempre foi um pouco constrangedor para Higgs que esse mecanismo de quebra de simetria fosse às vezes abreviado para "mecanismo de Higgs". Ele sempre foi rápido em apontar a contribuição de todos os outros e preferiu o termo:"mecanismo Anderson-Brout-Englert-Higgs-Hagen-Guralnik-Kibble".

Ao longo das décadas seguintes, tornou-se claro quão importante era a contribuição destes cientistas para a nossa compreensão da física de partículas – até porque a partícula com o nome de Higgs se revelou muito evasiva. Várias máquinas, chamadas colisores de partículas, foram construídas para sondar os limites do nosso conhecimento em física.

Eles exploraram e testaram a teoria mais amplamente aceita para explicar como as partículas fundamentais (aquelas que não podem ser decompostas em quaisquer outras partículas) e as forças interagem:o Modelo Padrão. E o Modelo Padrão provou ser válido em quase todas as condições. O único ingrediente que faltava, que ainda não havia sido descoberto por um colisor de partículas, era a partícula massiva prevista por Higgs.

A frustração com o quão elusivo o bóson de Higgs estava se mostrando levou o físico ganhador do prêmio Nobel Leon Lederman a dar-lhe outro apelido:a “Maldita Partícula”. Posteriormente, foi abreviado para "Partícula de Deus".

Seriam necessários 48 anos e a maior máquina alguma vez fabricada, o Grande Colisor de Hádrons (LHC), para finalmente encontrar provas de que Higgs e os seus colegas estavam certos. O Cern, a organização que opera o LHC, anunciou que os físicos quase certamente descobriram a partícula em 4 de julho de 2012.

Outras experiências confirmaram que esta era de facto a partícula prevista por Higgs. No entanto, quando chegou a hora do anúncio do Prémio Nobel da Física, em outubro de 2013, Higgs saiu para dar um passeio em vez de ficar ao lado do telefone.

Uma 'quinta força' da natureza

Já se passaram mais de dez anos desde a descoberta do bóson de Higgs. Há uma grande diferença entre apenas ter uma teoria na qual (quase) todos acreditam e finalmente ter a evidência de que ela é, de facto, uma boa descrição da natureza.

Na verdade, não tenho certeza se já entendemos completamente o que Higgs e seus colegas deram ao mundo. Isso equivale à descoberta de uma nova interação entre partículas que não havíamos visto antes, chamada acoplamento Yukawa. Esta é essencialmente uma “quinta força” da natureza para complementar a força gravitacional, a força eletromagnética, a força nuclear forte e a força nuclear fraca.

Há muitas outras questões a serem resolvidas, no entanto. Apenas 4% do universo é composto pela matéria que podemos ver. O resto é matéria escura e energia escura – mas não compreendemos a natureza de nenhuma delas. Existe até um cálculo teórico de que o bóson de Higgs é crucial para a estabilidade do universo.

O Conselho do Cern acaba de analisar o progresso de um estudo de viabilidade para construir uma máquina chamada Future Circular Collider, que sucederá ao LHC e terá como objetivo responder a muitas questões pendentes sobre a natureza do universo, se for aprovada. Eu, pelo menos, sei onde quero procurar respostas nos dados do colisor:o bóson de Higgs.

Fornecido por The Conversation

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.