Boston de Higgs - Filosofia da ciência (Epistemologia)

Existência do Boson de Higgs é CONFIRMADA [partícula de Deus]

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É um marco histórico, mas é apenas o começo.

Uma coletiva de imprensa realizada no CERN (Organização Européia de Pesquisas Nucleares) em Genebra, Suíça, anunciou hoje (quarta), a descoberta de uma das partículas elementares para a formação de tudo o que existe: o Boson de Higgs.

“Nós observamos em nossos dados sinais claros de uma nova partícula.” Disse a porta-voz do ATLAS Fabiola Gianotti.

Peter Higgs, que propôs a partícula teórica décadas atrás e deu nome a mesma, estava presente durante o evento e foi recebido com muitos aplausos pelo auditório cheio de jornalistas, cientistas e entusiastas da Física de Partículas.

Por muitos anos as demais partículas do modelo padrão da física tem sido testadas e confirmadas com menos de 1% de incerteza.

Os novos resultados, anunciados na coletiva, são preliminares, mas que os especialistas entendem ser bem sólidos. O equipamento do LHC esteve funcionando com todos seus componentes próximos de 100% de eficiência e possui grande sensibilidade para detectar a nova partícula.

Foram inúmeros dados coletados e analisados em 2011 e 2012. No ano passado já haviam indicações da existência da partícula segundo dados do LHC, mas eram resultados muitos imprecisos. Neste ano a resolução do aparelho foi aumentada significativamente e apenas nas últimas duas semanas os sinais definitivos foram detectados.

Na demonstração da coletiva muitos dados técnicos foram apresentados. O que pareciam flutuações anteriormente passaram a ser observações significativas e consistentes.

Este pico vermelho no gráfico confirma a existência do sinal do Bóson de Higgs, segundo Joe

As descobertas estão em conformidade com as previsões teóricas sobre as partículas subatômicas do modelo padrão agora com a inclusão do Higgs.

“Tudo está muito consistente … mas ainda é muito cedo.” Afirmou o cientista que anunciou a descoberta. São 95% de precisão. “Ainda estamos um pouco fora.” Durante as próximas semanas e meses as descobertas serão mais afinadas, segundo ele.

A massa medida é de 125.3 +- 0.6 GeV. São medições precisas das propriedades do Boson de Higgs. Finalmente nós observamos o novo Boson com massa de 125.3 GeV com 4.9 sigma de significância.

Observamos uma partícula compatível com o Boson de Higgs. O Higgs é responsável pelas partículas terem massa, ou seja, a capacidade de se agruparem para formarem matéria. Sejamos gratos aos cientistas que descobriram mais uma parte misteriosa da natureza sem a qual nada do que conhecemos hoje existiria, nem sequer nós mesmos.

Bóson de Higgs: cálculos independentes aumentam a significância da descoberta

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.

Matéria escura: bóson de Higgs pode revelar mistérios do universo

A descoberta do bóson de Higgs foi largamente celebrada pela comunidade científica como “a última peça do Modelo Padrão da Física”. Além disso, de acordo com o físico teórico Sean Carroll, a apelidada “partícula de Deus” pode ser fundamental para um dos grandes mistérios da astronomia: a busca pela matéria escura.

Esse tipo de matéria seria responsável pela maior parte (84%) da massa do universo. Curiosamente, porém, suas partículas praticamente não absorvem nem emitem luz (ou outros tipos de radiação eletromagnética) e, assim, não podem ser vistas. O que se percebe são os efeitos gravitacionais que elas exercem sobre a matéria que nós conhecemos, mas ainda assim é extremamente difícil detectá-las.

Uma cidade, duas populações e um tradutor

A interação da matéria escura com as partículas da matéria comum é mínima. “É possível que milhões delas passem pelo seu corpo a cada segundo”, aponta Carroll. “É como uma cidade com duas populações, cada uma com uma linguagem diferente, e sem tradutores. Os dois grupos de pessoas vivem suas vidas sem jamais conversar um com o outro”.

O bóson de Higgs, sugere o físico, pode ser uma “partícula bilíngue” capaz de interagir com os dois tipos de matéria. Isso pode ajudar cientistas de várias partes do mundo que realizam experimentos a detectar matéria escura, que supostamente passa despercebida e sem qualquer interação com átomos comuns.

“Uma vez que entendermos o [bóson de] Higgs e a partícula na qual ele se degenera, poderemos, talvez, inferir a presença de matéria escura apenas por um processo de eliminação”, destaca. Usando o LHC (o famoso colisor de partículas que permitiu a descoberta do bóson de Higgs), será possível observar colisões em que houve “sumiço” de energia – um sinal de interação com matéria escura

Novos estudos aumentam a certeza sobre a existência do bóson de Higgs

Depois de tantas publicações a respeito da chamada “partícula de Deus”, a ideia de que ainda não há 100% de certeza sobre sua existência soa estranha. Mas não podemos desconsiderar que estudos desse tipo exigem uma precisão absoluta.

Recentemente, uma das equipes responsáveis pela busca do bóson de Higgs apontou uma probabilidade de 5,9 Sigmas de certeza – escala usada para indicar as chances de que os resultados de um experimento demonstram um fenômeno real, ao invés de simples coincidência.

Exemplo: se, ao jogar cara ou coroa, a moeda mostrasse o mesmo resultado oito vezes seguidas, a probabilidade de que estivesse “viciada” seria de 3 Sigmas. Se, ao invés disso, o mesmo resultado se repetisse vinte vezes seguidas, a probabilidade seria de 5 Sigmas – ou 99,999% de certeza. Essa era a probabilidade encontrada no último mês em relação à existência do bóson de Higgs. Com novos estudos, os pesquisadores estão cada vez mais perto dos 100%. E daí, sim, poderíamos dizer que encontramos a partícula tão buscada.