O número zero da Horizon Magazine, uma revista gratuita de divulgação de Ciência, destinada a todos os interessados por Física, Astronomia, Matemática, Química, Biologia ou Informática, tem entre outros destaques o presente artigo intitulado “Como Cozinhar um Bosão de Higgs”.

A publicação trimestral criada pelos alunos do Departamento de Física da FCUL com o apoio da Associação de Estudantes pode ser lida através da sua página de Internet, pelo facebook, incluindo também uma tiragem de mil exemplares. Arthur Vieira, estudante do mestrado integrado em Engenharia Física e Emiliano Pinto, aluno de mestrado em Física Nuclear e Partículas, são os diretores da revista trimestral, que integra uma equipa editorial constituída por outros 16 discentes.

Fonte: www.ph.ed.ac.uk/higgs/galleries/peter-higgs-80th-birthday
Legenda: Bolo de comemoração dos 80 anos de Peter Higgs

Ingredientes:

•1 Acelerador de partículas

•2 Detetores (para atingirem os resultados independentemente)

•Computadores q.b.

•Alguns milhares de toneladas de físicos e engenheiros

•¼ da energia elétrica consumida na cidade de Lisboa

•1 Chávena de água

Modo de preparação

1. Usa os engenheiros e 1/5 dos físicos para montar o acelerador e os detetores;

2. Põe os físicos que sobram a fazer simulações computacionais para prever o comportamento dos detetores e os resultados esperados. Acompanha a preparação com cuidado, ou começarão a jogar Pacman;

3. Retira uma gota muito pequena da chávena e, com uma pitada de energia elétrica, parte cada molécula em 3 partes. Usa o resto da água para regar as plantas;

4. Pega nas partes mais pequenas de cada molécula, descasca-as e coloca-as no acelerador a um ritmo constante;

5. Usa a energia elétrica para aquecer até 10¹⁶ ºC (mil milhões de vezes mais quente que o centro do sol) e deixa cozer durante 2 anos. Não te esqueças de continuar a adicionar partículas;

6. Usa os físicos e computadores do passo 2 para analisar os resultados obtidos;

Se tudo correr bem (e a Natureza deixar), encontraste o bosão de Higgs.

Se existir, o bosão de Higgs pode ser criado no CERN em vários processos, mas em média só é produzido 1 em cada 10 mil milhões (10¹⁰) de colisões. É muito mais provável produzir outras partículas já bem conhecidas, que criam um fundo contínuo que esconde o sinal. Em 2011 e 2012, registaram-se nos detetores ATLAS e CMS 2x10¹⁵ colisões (25 fb^-1) em cada, ou seja, terão sido produzidos cerca de 200 mil milhões de bosões de Higgs. Se cada colisão de protões fosse um grão de areia de 1mm, o número total de colisões dava para encher completamente o Estádio da Luz, e destes apenas uma mão cheia corresponderia à criação de bosões de Higgs.

Atendendo também às diferentes formas como o bosão de Higgs pode decair, haverá várias assinaturas experimentais da sua criação e decaimento. As melhores não são aquelas que produzem mais eventos, mas as que o fazem em proporção ao fundo contínuo de outros processos conhecidos. É mais fácil encontrar uma camisola azul se forem usadas por dez pessoas num grupo de cem do que por mil num milhão.

Uma assinatura clara é a da fig. 3. Quando 2 protões colidem, um quark de cada um emite um bosão W⁺/W^– (lembra-te que o protão não é elementar) transformando-se noutros quarks. Os W⁺/W^– “fundem-se” num bosão de Higgs, e este decai rapidamente para 2 fotões. No final da colisão, podem-se ver sinais de 2 fotões e 2 quarks.

Fonte: Horizon
Legenda: Fig. 3: Diagrama de Feynman de um processo de criação e decaimento do bosão de Higgs