Atlas e CMS revelam detalhes da interação entre o Higgs e o top

Acabam de ser anunciados resultados dos experimentos Atlas e CMS, do Centro Europeu de Pesquisas Nucleares (CERN), na Suíça, sobre a interação entre um top quark ‒ a mais 'pesada' das partículas elementares ‒ e o bóson de Higgs ‒ responsável por fornecer a propriedade 'massa' para suas companheiras do mundo subatômico. O Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), no Rio de Janeiro (RJ), participa do experimento CMS desde 2008.

A interação (‘força’) entre esses dois fragmentos de matéria é reconhecida como a mais intensa do Modelo Padrão de Partículas Elementares e Interações Fundamentais (ou só Modelo Padrão), tipo de tabela com todas as partículas fundamentais conhecidas até este momento e que contempla três das quatro forças da natureza: nuclear forte, nuclear fraca e eletromagnética ‒ a exceção é a interação gravitacional.

O Higgs apenas interage com partículas massivas. No entanto, ele foi descoberto, no aceleraLHC (sigla, em inglês, para Grande Colisor de Hádrons), do CERN, a partir da observação de um par de fótons (partículas de luz, sem carga elétrica e sem massa). Esse fato acontece porque, por uma diminuta fração de tempo, o Higgs ‘transforma-se’ (flutua, tecnicamente) em um top e sua partícula de antimatéria, o antitop. E estes, ao se aniquilarem, geram o par de fótons observado na detecção do Higgs.

Porém, apenas 1% dos bósons de Higgs são produzidos em associação a um par de quarks top-antitop. Foram justamente os detalhes dessa reação (top-antitop-Higgs) que acabam de ser anunciados pelos dois experimentos do CERN, sendo que cada experimento fez a mesma observação independentemente, o que aumenta o grau de confiança na descoberta.

Detalhe do experimento CMS, no Centro Europeu de Pesquisas Nucleares

(Crédito: CMS/CERN)

Contribuições importantes

“Esse resultado confirma que o quark top tem uma massa extremamente elevada, devido à sua fortíssima interação com o campo de Higgs. O CBPF tem dado importantes contribuições ao experimento CMS, desde o início das operações do LHC, em 2009, sendo uma delas o projeto de melhoria do calorímetro hadrônico do experimento, peça fundamental para essa descoberta”, disse Gilvan Alves, pesquisador titular do CBPF.

Esses resultados ajudarão a entender com mais detalhes as interações do campo de Higgs por meio de sua partícula fundamental, o bóson de Higgs ‒ popularmente conhecido como ‘partícula de Deus’, pelo fato de ‘gerar’ a massa de todas as partículas do universo.

O Brasil tem participação nos quatro grandes experimentos (detectores) do LHC. Além do CMS, o CBPF está também presente no experimento LHCb.

Mais informações:

Resultados (em inglês): https://home.cern/about/updates/2018/06/higgs-boson-comes-out-top

Artigo CMS: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.231801

Artigo Atlas: https://arxiv.org/abs/1806.00425