Os físicos do Fermilab, em Chicago, melhoraram a medição de uma partícula subatômica chamada bóson W. Seu resultado não vai apenas ajudar os físicos a compreender melhor as partículas exóticas, mas também restringirá o leque de energias possíveis do impressionante bóson de Higgs, apelidado de “partícula de Deus”.
Para obter o novo e melhorado valor da massa do bóson W, físicos analisaram dados de centenas de trilhões de colisões de partículas no interior do Tevatron, um acelerador de partículas do Fermilab. O Tevatron já não joga ping-pong com partículas – encerrou seus trabalhos no ano passado -, mas este tesouro de dados foi recolhido nos quatro anos antes de sua aposentadoria.
O bóson W tem uma energia (também equivalente à massa) de 80.387 bilhões de elétron-volts ou giga-elétron-volts (GeV), mais ou menos 19 milhões de elétron-volts. Com objetivos de comparação, um próton tem uma massa de cerca de 0,938 GeV. O novo nível de segurança reduz os limites superiores da massa do Higgs de 161 GeV para 145 GeV.
O porta-voz Rob Roser explicou como sua equipe traduziu as colisões de partículas em números concretos.
“No nosso mundo, prótons e antiprótons colidem, o que significa que estamos colidindo três quarks dentro dos prótons com três anti-quarks [dentro dos antiprótons], e, às vezes, isso cria um bóson W”, diz Roser. Quarks são os blocos de prótons e anti-quarks são seus equivalentes de antimatéria.
No entanto, quando os três quarks se chocam com os três anti-quarks, apenas duas das partículas – as da frente, por assim dizer – batem juntas, e por isso os cientistas não sabem inteiramente como a energia foi distribuída na colisão. Para contornar este problema, Roser diz que ele e seus colegas analisaram, em média, os resultados de trilhões bombordeios de prótons e antiprótons, e escolheram os melhores eventos de produção bóson W. Eles, então, compararam esses eventos com um modelo de simulador para computador do que a massa W poderia ser. “Então, vemos qual combina melhor”.
Roser diz que a massa do bóson W é um número importante no modelo padrão – o corpo de leis que descreve a dinâmica entre as partículas subatômicas. “Ele é usado em todos os lugares em termos de cálculos”, aponta Roser. Quando os físicos tentam compreender a natureza da supersimetria, provar a existência de uma partícula chamada bóson Z, ou calcular interações entre partículas, a Comissão apela à massa de W.
A supersimetria sugere que, em adição a todas as partículas conhecidas, as partículas de parceiros supersimétricos existem. Chamado “sparticles”, estes diferem de seus parceiros “normais” por meia unidade de spin, uma das características fundamentais das partículas elementares.
Também conhecida como a “partícula de Deus”, o bóson de Higgs deve gerar um campo que permeia o espaço e impregna toda a matéria no universo com a massa. Os físicos possuem uma pista quente sobre ele no Laboratório CERN, na Suíça, mas a partícula ainda não foi positivamente identificada.
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