Conhecida como "desintegração de Dalitz", esta é uma das decomposições mais raras do bosão de Higgs — também designado por "partícula de Deus", já que ajuda a explicar porque existe o Universo onde vivemos — que se terá visto até agora no acelerador de partículas LHC, da CERN [Organização Europeia para a Investigação Nuclear], onde se desenvolve a experiência ATLAS.

Desde a descoberta do bosão de Higgs em 2012, os cientistas têm trabalhado arduamente para caracterizar as suas propriedades e procurar as diversas formas em que esta partícula efémera se pode decompor.

Neste caso, os físicos do ATLAS apontaram para uma decadência do bosão de Higgs mediada por um fotão virtual. Em contraste com o familiar fotão estável sem massa, esta partícula virtual tem normalmente uma massa muito pequena (mas não nula) e desintegra-se instantaneamente em dois leptões, relata o CERN.

Os físicos do ATLAS procuraram no conjunto de dados completo do segundo ciclo de trabalho no LHC eventos de colisão com um fotão e com dois leptões cuja massa combinada era inferior a 30 GeV [gigaeletrão-volt]. Nesta região, a decomposição do fotão virtual deve dominar outros processos que produzem o mesmo estado final. O ATLAS mediu uma taxa de sinal do bosão de Higgs neste canal de decadência que é 1,5 +/- 0,5 vezes a expectativa do modelo padrão.

Com uma grande quantidade de dados esperada do próximo programa LHC de alta luminosidade, o estudo das raras decadências do bosão de Higgs tornar-se-á a nova norma. Isto permitirá que os físicos passem de relatar provas da sua existência para confirmar a sua observação e realizar estudos detalhados das propriedades do bosão de Higgs, levando a testes cada vez mais rigorosos do Modelo Padrão.

A observação da decomposição do bosão de Higgs num fótão e num par de leptões permitirá aos físicos estudar a simetria da carga-paridade (CP). A simetria CP é uma forma de dizer que a imagem-espelho das partículas em interação — onde as partículas são substituídas pelas suas antipartículas — deve ter exatamente o mesmo aspeto que a interação original.

Este foi um pressuposto natural até 1964, quando os físicos que estudavam as partículas kaon notaram, para sua grande surpresa, que este não era o único caso no mundo da física das partículas. Desde então, os físicos aprenderam que a violação da simetria CP é uma assinatura da interacção eletrodébil e incorporaram-na no Modelo Padrão.

Contudo, com o bosão de Higgs a decompor-se em três partículas, duas das quais estão carregadas, os físicos poderão examinar se as decomposições têm uma direção preferida, permitindo aos investigadores melhorar a sua compreensão das origens da violação da simetria CP e talvez até levar a pistas de nova física para além do Modelo Padrão, de acordo com o CERN.

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