A “partícula de Deus” que não é de Deus

Apesar do título da libertadores do Corinthians ter deixado a descoberta do bóson de Higgs de lado na maior parte da mídia, para os físicos foi mais do que ganhar uma copa do mundo.

Essa partícula foi proposta por Peter Higgs (e simultaneamente por outros físicos) e para a sua confirmação foi preciso ~50 anos e bilhões de dólares . Poderia ficar falando sobre a importância dessa descoberta científica, mas as primeiras perguntas que as pessoas costumam fazer são: Por que “partícula de Deus”? E O que isso muda na minha vida?

Bom, a primeira resposta é fácil. Porque jornalistas acharam que esse nome vende mais do que bóson de Higgs. E não, não tem nada a ver com Deus. O nome veio de um livro escrito pelo vencedor do prêmio Nobel, Leon Lederman, sobre tal partícula. O título original seria “The Goddamm Particle”, isto é, “A Partícula Maldita”. Esse nome seria uma brincadeira do físico devido ao fato do bóson de Higgs ser uma partícula tão importante para o entendimento do universo e ao mesmo tempo tão difícil de ser encontrada experimentalmente. Porém, o editor achou que o título além de ofensivo, poderia prejudicar a venda do livro e então, resolveu mudá-lo para “The God Particle” ou “A Partícula de Deus”. O nome acabou sendo reconhecido pela imprensa e usado inconsequentemente. Sua relação com qualquer coisa espiritual, mística ou religiosa não passa de um produto do imaginário de pessoas desinformadas.

Se você não é um físico de partículas, a resposta para a segunda pergunta é: nada. Contudo, essa pergunta pode ser tratada de forma mais profunda. Qual a importância do conhecimento científico? Quais as aplicações futuras para as tecnologias desenvolvidas para a construção do LHC (Large Hadron Collider)? O que significa essa descoberta na evolução humana? Não vou tentar responder essas perguntas, mas vale a reflexão.

Respondidas as perguntas não tão “físicas”, podemos agora nos concentrar em responder: o que é o bóson de Higgs? Por que ele é tão importante?

Na física de partículas, o modelo mais bem aceito, e que descreve muito bem os fenômenos do “mundo do muito pequeno”, é chamado de Modelo Padrão (MP). Com esse modelo descrevemos as partículas fundamentais (isto é, os quarks – do que, por exemplo, os prótons e nêutrons são formados). Mas não basta sabermos do que a matéria é feita, também precisamos entender as interações – as forças – que existem. Essas interações podem ser descritas em termos de “trocas” de partículas. Por exemplo, a interação eletromagnética é descrita classicamente em termos de ondas eletromagnéticas. Porém, também podemos descrevê-la em termos de uma partícula, o fóton. Dessa forma, podemos entender o “mundo” microscópico, com exceção da força gravitacional que é uma coisa esquisita e fica para outro dia.

Uma peça que estava faltando nesse quebra-cabeça era algo que explicasse a origem da massa das partículas, e é aí que entra o bóson de Higgs.
A maneira mais simples de explicar a massa é dada pelo que chamamos de bóson de Higgs do Modelo Padrão. A idéia é que existe um campo que permeia todo o espaço (chamado campo de Higgs – o bóson de Higgs, isto é, a partícula que observamos, nada mais é que o menor “pedaçinho” desse campo) e quando as partículas se movimentam por esse campo, elas adquirem o que chamamos de massa.

Este vídeo (legendado) é bem interessante e explica esses conceitos:

O que foi medido no LHC foi um bóson que parece ter as características do bóson de Higgs, mas sem medir com mais precisão outras propriedades dessa partícula, não podemos dizer se é o bóson de Higgs do MP ou se é um bóson de Higgs de outras teorias (chamadas genericamente de extensões do Modelo Padrão – por exemplo: supersimetria, technicolor, dimensões extras… eventualmente poderei falar sobre elas se
um dia acordar inspirada).

Bom, mas do jeito que eu falei o bóson de Higgs era a peça que faltava para a teoria do MP. Por que então as pessoas pensam em outras teorias e em bósons de Higgs diferentes?

A verdade é que essa peça não se encaixa assim tão bem. O Higgs do MP explica a massa das partículas fundamentais porém, ainda existem alguns problemas que não sabemos explicar. O mais conhecido e que muitas dessas extensões do MP tentam solucionar é o chamado “Problema da Hierarquia”.

Para entendermos isso precisamos entender melhor sobre as escalas da teoria. Em geral, as teorias são válidas até uma certa escala de energia. O MP descreve as interações entre partículas fundamentais porém, a gravidade não está incluída no modelo. Com isso, a escala onde deveríamos saber descrever efeitos gravitacionais através de partículas (isto é, do ponto de vista quântico) é também a escala de validade da teoria – esta é a chamada escala de Planck. O ponto é que a escala onde a gravidade é importante é macroscópica – planetas, galáxias, buracos negros…Já a escala onde os fenômenos quânticos são importantes é microscópica.

De maneira simplista, esse grande salto entre escalas faz com que tenhamos um ajuste fino nos parâmetros da teoria, pois de certa forma tudo que calculamos vai depender de até que ponto o cálculo é válido. No caso do bóson de Higgs isso acontece com a massa dessa partícula de uma maneira drástica. E para obtermos a massa que foi medida no laboratório (supondo que nossa teoria é boa o suficiente para só deixar de valer em uma escala bem alta) temos que fazer um ajuste fino nos parâmetros. Isso significa que estamos forçando um cancelamento de um termo (que seria a correção da massa do Higgs) que é gigante, para obtermos o que estamos medindo. Parece esquisito, mas se no fim o LHC confirmar que temos o Higgs do MP, é isso…

De qualquer forma a medida experimental do bóson de Higgs (sendo ou não o do MP) é de extrema importância na física e muita diversão está por vir 🙂

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