♦ Há algo de poético na tentativa da humanidade de detectar outras civilizações em algum lugar na extensão da Via Láctea. Há também algo de fútil nisso. Mas não vamos parar. Há poucas dúvidas sobre isso.
Um grupo de cientistas acredita que talvez já tenhamos detectado tecnoassinaturas das esferas de Dyson de uma civilização tecnológica, mas a detecção está oculta em nossos vastos conjuntos de dados astronômicos.
Uma esfera de Dyson é um projeto de engenharia hipotético que somente civilizações altamente avançadas poderiam construir. Nesse sentido, "avançado" significa o tipo de proeza tecnológica quase inimaginável que permitiria a uma civilização construir uma estrutura em torno de uma estrela inteira. Essas esferas de Dyson permitiriam que uma civilização aproveitasse toda a energia de uma estrela.
Uma civilização só poderia construir algo tão maciço e complexo se tivesse alcançado o Nível II na Escala de Kardashev. As esferas de Dyson podem ser uma tecnoassinatura, e uma equipe de pesquisadores da Suécia, Índia, Reino Unido e EUA desenvolveu uma maneira de procurar tecnoassinaturas de esferas de Dyson que eles estão chamando de Projeto Hephaistos. (Hephaistos era o deus grego do fogo e da metalurgia).
Eles publicaram seus resultados na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. O título da pesquisa é "Projeto Hephaistos-II. Esferas de Dyson candidatas do Gaia DR3, 2MASS e WISE".
O autor principal é Matías Suazo, um estudante de doutorado do Departamento de Física e Astronomia da Universidade de Uppsala, na Suécia. Este é o segundo artigo que apresenta o Projeto Hephaistos. O primeiro está aqui.( https://academic.oup.com/mnras/article/512/2/2988/6520455)
"Neste estudo, apresentamos uma busca abrangente por esferas de Dyson parciais, analisando observações ópticas e infravermelhas de Gaia, 2MASS e WISE", escrevem os autores. Esses são levantamentos astronômicos em grande escala projetados para diferentes finalidades.
Cada uma delas gerou uma enorme quantidade de dados de estrelas individuais. "Esse segundo artigo examina a fotometria Gaia DR3, 2MASS e WISE de aproximadamente 5 milhões de fontes para construir um catálogo de potenciais esferas de Dyson", explicam.
Combinar todos esses dados é uma tarefa árdua. Nesse trabalho, a equipe de pesquisadores desenvolveu um pipeline de dados especial para trabalhar com os dados combinados de todos os três levantamentos. Eles destacam que estão procurando por esferas parcialmente completas, que emitiriam radiação infravermelha em excesso.
"Essa estrutura emitiria calor residual na forma de radiação infravermelha média que, além do nível de conclusão da estrutura, dependeria de sua temperatura efetiva", escreveram Suazo e seus colegas.
O problema é que eles não são os únicos objetos que fazem isso. Muitos objetos naturais também o fazem, como anéis de poeira circunstelar e nebulosas. As galáxias de fundo também podem emitir radiação infravermelha em excesso e criar falsos positivos. A função do pipeline é filtrá-las.
"Um pipeline especializado foi desenvolvido para identificar possíveis candidatos à esfera de Dyson, concentrando-se na detecção de fontes que exibem excessos anômalos de infravermelho que não podem ser atribuídos a nenhuma fonte natural conhecida de tal radiação", explicam os pesquisadores.
Este fluxograma mostra a aparência do pipeline.
O pipeline é apenas a primeira etapa. A equipe submete a lista de candidatos a um exame mais minucioso com base em fatores como emissões H-alfa, variabilidade óptica e astrometria.
No último corte, 368 fontes sobreviveram. Dessas, 328 foram rejeitadas como misturas, 29 foram rejeitadas como irregulares e quatro foram rejeitadas como nebulosas. Isso deixou apenas sete esferas de Dyson em potencial entre cerca de 5 milhões de objetos iniciais, e os pesquisadores estão confiantes de que essas sete são legítimas.
"Todas as fontes são emissores claros de infravermelho médio, sem contaminadores ou assinaturas claras que indiquem uma origem óbvia no infravermelho médio", explicam.
Esses são os sete candidatos mais fortes, mas os pesquisadores sabem que eles ainda são apenas candidatos. Pode haver outras razões pelas quais os sete estão emitindo infravermelho em excesso. "A presença de discos de detritos quentes ao redor de nossas candidatas continua sendo uma explicação plausível para o excesso de infravermelho de nossas fontes", explicam.
Mas suas candidatas parecem ser estrelas do tipo M (anãs vermelhas), e os discos de detritos em torno das anãs M são muito raros. No entanto, a situação se complica porque algumas pesquisas sugerem que os discos de detritos ao redor de anãs M se formam e se apresentam de forma diferente.
Um tipo de disco de detritos chamado Extreme Debris Disks (EDD) pode explicar parte da luminosidade que a equipe vê em torno de suas candidatas. "Mas essas fontes nunca foram observadas em conexão com anãs M", escreveram Suazo e seus coautores.
Isso deixa a equipe com três perguntas: "Nossas candidatas são estrelas jovens e estranhas cujo fluxo não varia com o tempo? São discos de detritos de anãs M dessas estrelas com uma luminosidade fracionária extrema? Ou algo completamente diferente?"
"Depois de analisar a fotometria óptica/NIR/MIR de ~5 x 106 fontes, encontramos sete anãs M aparentes exibindo um excesso de infravermelho de natureza pouco clara que é compatível com nossos modelos de esfera de Dyson", escrevem os pesquisadores em sua conclusão.
Há explicações naturais para o excesso de infravermelho proveniente dessas sete, "mas nenhuma delas explica claramente esse fenômeno nas candidatas, especialmente considerando que todas são anãs M".
Os pesquisadores afirmam que a espectroscopia óptica de acompanhamento ajudaria a entender melhor essas sete fontes. Uma melhor compreensão das emissões H-alfa é especialmente valiosa, pois elas também podem vir de discos jovens.
"Em particular, a análise da região espectral em torno do H-alfa pode nos ajudar a descartar ou verificar a presença de discos jovens", escrevem os pesquisadores.
"Análises adicionais são definitivamente necessárias para revelar a verdadeira natureza dessas fontes", concluem.
🔹 MAIS INFORMAÇÕES : Matías Suazo et al, Project Hephaistos – II. Dyson sphere candidates from Gaia DR3, 2MASS, and WISE, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2024). DOI: 10.1093/mnras/stae1186
Journal information: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
🌏 Créditos/fonte/Publicação: por Evan Gough, Universe Today . phys.org
Em Cosmologia e Física Fundamental, existe uma questão crucial como: onde a substância elusiva que chamamos de Matéria Escura está escondida no Universo e do que ela é feita? Isso, mesmo após 40 anos da descoberta seminal de Vera Rubin, não tem uma resposta adequada.
Na verdade, quanto mais investigamos, mais essa questão se tornou fortemente entrelaçada com aspectos que vão além da Física Quântica estabelecida, do Modelo Padrão de Partículas Elementares e da Relatividade Geral, emergindo relacionados a processos como a Inflação, a expansão acelerada do Universo e os vários Fenômenos ao redor de objetos compactos.
Até mesmo a Gravidade Quântica e candidatos a partículas escuras muito exóticas podem desempenhar um papel na moldura do mistério da Matéria Escura, que parece ser cúmplice de uma nova Física desconhecida. Observações e experimentos claramente indicaram que o fenômeno acima não pode ser considerado como já teoricamente enquadrado, como se esperava por décadas.
A revisão (veja o link abaixo) quer penetrar esse mistério de diferentes ângulos, incluindo o de uma contaminação entre diferentes campos da Física, que parecem aparentemente não relacionados entre si, que podem nos guiar para a nova Física necessária. Essa revisão, em detalhe, indica um bom número de tais “caminhos de contaminação” entre os três mundos acima que podem ser capazes de abordar com sucesso as questões mais prementes da Física (desconhecida).
🔹 A Lua realiza três movimentos principais em relação à Terra: rotação, revolução e translação.
Vamos explorar cada um deles:
1. Rotação:
A rotação é o movimento que a Lua faz ao redor de seu próprio eixo.
Esse movimento é sincronizado com o planeta Terra, o que significa que a Lua leva 27 dias, 7 horas e 43 minutos para completar uma rotação completa.
Devido a essa sincronização, sempre vemos o mesmo lado da Lua daqui da Terra.
É como se a Lua estivesse “travada” em sua rotação, mostrando sempre a mesma face para nós.
2. Revolução:
A revolução é o movimento elíptico que a Lua faz ao redor da Terra.
O período de revolução da Lua também é de 27 dias, 7 horas e 43 minutos, o mesmo que o período de rotação. Assim, a Lua completa uma órbita ao redor da Terra nesse tempo.
2. Translação:
A translação é o movimento que a Lua faz ao redor do Sol.
Ela acompanha o movimento de translação da Terra.
O período de translação da Lua é de aproximadamente 365 dias.
🔹 CURIOSIDADES:
Por que vemos sempre a mesma face da Lua? Isso ocorre porque os movimentos de rotação e revolução da Lua têm o mesmo período de duração.
Os movimentos da Lua também exercem grande influência nas marés aqui na Terra. Os pescadores, por exemplo, precisam conhecer as fases da Lua para obter melhores resultados na pesca.
🔹 LIBRAÇÃO LUNAR :
A libração lunar é um fenômeno que permite aos observadores na Terra verem ligeiramente mais do que metade da superfície da Lua ao longo do tempo. Isso acontece devido a três tipos de libração:
1. Libração em Longitude:
- Ocorre porque a Lua tem uma velocidade de rotação constante, mas a velocidade de sua revolução em torno da Terra varia, já que sua órbita é elíptica. Isso permite ver as zonas limítrofes leste e oeste da face oculta da Lua.
2. Libração em Latitude:
- É causada pela inclinação do plano da órbita lunar em relação ao plano da órbita terrestre. Isso permite observar mais da borda norte ou sul da Lua.
3. Libração Diária:
- É o resultado da observação da Lua a partir de diferentes pontos da Terra devido à rotação terrestre, o que nos dá uma visão ligeiramente diferente da superfície lunar.
Além disso, existe a libração física, que é um pequeno "balançar" real do eixo de rotação da Lua, limitado a alguns minutos de arco e causado pelas variações da atração terrestre e pela heterogeneidade do interior da Lua.
Esses movimentos de libração nos permitem ver até cerca de 59% da superfície lunar, em vez dos 50% que veríamos se a Lua não tivesse libração. É um fenômeno fascinante que contribui para a riqueza das observações lunares.
A Lua é um corpo celeste fascinante com movimentos complexos que afetam nosso planeta de várias maneiras!
♦ O conceito de partículas viajando mais rápido que a luz, chamadas tachyons, embora amplamente teórico e não observado, ocupa um lugar intrigante nos modelos cosmológicos recentes.
De acordo com um estudo ainda não avaliado por pares, o nosso Universo poderia ser dominado por esses tachyons. Essas partículas hipotéticas desafiam noções fundamentais como a causalidade, onde o tempo flui do passado para o futuro.
Nessa nova proposta, os tachyons seriam a verdadeira natureza da matéria escura, essa componente misteriosa que constitui a maioria da massa de quase todas as galáxias do Universo, superando a matéria normal em uma proporção de 5 para 1. A matéria escura, ainda não identificada, estimula a imaginação dos pesquisadores para conceber diversas hipóteses.
O modelo tachyonico sugere que um Universo em expansão preenchido com tachyons poderia inicialmente desacelerar sua expansão antes de reacelerar. Atualmente, nosso Universo está em fase de aceleração, fenômeno atribuído à energia escura. Assim, esse modelo poderia potencialmente explicar tanto a matéria escura quanto a energia escura.
Para fundamentar sua ideia, os físicos aplicaram seu modelo às observações das supernovas do Tipo Ia. Essas explosões estelares fornecem aos cosmologistas dados valiosos para estabelecer uma relação entre a distância e a taxa de expansão do Universo. O fato de o modelo tachyonico corresponder tão precisamente aos dados das supernovas quanto o modelo cosmológico padrão é surpreendente.
As próximas etapas incluem o teste deste modelo com outros dados cósmicos como o fundo difuso cósmico e a distribuição das galáxias em grande escala.
🔹 REFERÊNCIA: Testando a cosmologia dominada por taquions com supernovas do tipo Ia DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2403.13859 Autores: Kramer, Samuel H., Redmount, Ian H. Publicado em: 19/03/2024 Relacionabilidade: HTTP://Arcsiv.org/PDF/2403.13859.PDF Cosmologia e Astrofísica Não Galáctica (astro-ph.CO); Relatividade Geral e Cosmologia Quântica (gr-qc)
♦ Por quase 50 anos, a missão Voyager 1 da NASA competiu pelo título de pequeno motor do espaço profundo que podia. Lançada em 1977 junto com sua gêmea, a Voyager 2, a espaçonave está agora a mais de 15 bilhões de milhas da Terra.
Em suas jornadas pelo sistema solar, as espaçonaves Voyager enviaram imagens surpreendentes para a Terra - de Júpiter e Saturno, depois de Urano e Netuno e suas luas. A foto mais famosa da Voyager 1 talvez seja a que o famoso astrônomo Carl Sagan chamou de "pálido ponto azul", uma imagem solitária da Terra tirada a 6 bilhões de milhas de distância em 1990.
Mas a jornada da Voyager 1 pode estar chegando ao fim. Desde dezembro, a espaçonave - que pesa menos do que a maioria dos carros - tem enviado mensagens sem sentido para a Terra, e os engenheiros estão se esforçando para resolver o problema. A Voyager 2 continua operacional.
Fran Bagenal é cientista planetária do Laboratório de Física Atmosférica e Espacial (LASP) da Universidade da Califórnia em Boulder. Ela começou a trabalhar na missão Voyager durante um emprego de estudante de verão no final da década de 1970 e tem acompanhado de perto as duas espaçonaves desde então.
Para comemorar a Voyager 1, Bagenal reflete sobre o legado da missão - e qual planeta ela quer visitar novamente.
🔹 MUITOS ESTÃO IMPRESSIONADOS COM O FATO DE A ESPAÇONAVE TER CONTINUADO A FUNCIONAR POR TANTO TEMPO. VOCÊ CONCORDA?
O computador da Voyager 1 foi montado na década de 1970 e há muito poucas pessoas que ainda usam essas linguagens de computação. A taxa de comunicação é de 40 bits por segundo. Não são megabits. Não são kilobits. Quarenta bits por segundo. Além disso, o tempo de comunicação de ida e volta é de 45 horas. É incrível que eles ainda estejam se comunicando com ele.
🔹 COMO FOI TRABALHAR NA VOYAGER DURANTE OS PRIMEIROS DIAS DA MISSÃO?
No início, usávamos cartões perfurados de computador. Os dados estavam em fitas magnéticas e imprimíamos gráficos de linhas em bobinas de papel. Era muito primitivo.
Mas, planeta por planeta, a cada sobrevoo, a tecnologia se tornou muito mais sofisticada. Quando chegamos a Netuno, em 1989, estávamos fazendo ciência em computadores muito mais eficientes, e a NASA apresentava seus resultados ao vivo para todo o mundo por meio de uma versão inicial da Internet.
Pense nisso: passar de cartões perfurados para a Internet em 12 anos.
🔹 COMO A ESPAÇONAVE VOYAGER MOLDOU NOSSA COMPREENSÃO DO SISTEMA SOLAR?
Em primeiro lugar, as imagens eram de cair o queixo. Foram as primeiras imagens de alta qualidade e em close-up dos quatro planetas gigantes gasosos e suas luas. As Voyagers realmente revolucionaram nossa maneira de pensar, indo de um planeta a outro e comparando-os.
As nuvens brancas e alaranjadas de amônia de Júpiter e Saturno, por exemplo, foram violentamente varridas por ventos fortes, enquanto os sistemas climáticos mais amenos de Urano e Netuno foram ocultados e coloridos de azul pelo metano atmosférico. Mas as descobertas mais dramáticas foram os vários mundos distintos das diferentes luas, desde as crateras de Calisto e a vulcânica Io de Júpiter até a turva Titã de Saturno e as plumas em erupção em Tritão, uma lua de Netuno.
Desde então, os sistemas de Júpiter e Saturno têm sido explorados com mais detalhes por missões em órbita - Galileo e Juno em Júpiter, Cassini em Saturno.
🔹 A VOYAGER 2 É A ÚNICA ESPAÇONAVE QUE VISITOU URANO E NETUNO. PRECISAMOS RETORNAR?
Meu voto é retornar a Urano - o único planeta em nosso sistema solar que está virado de lado.
Antes da Voyager, não sabíamos se Urano tinha um campo magnético. Quando chegamos, descobrimos que Urano tem um campo magnético que é severamente inclinado em relação à rotação do planeta. Esse é um campo magnético estranho.
Júpiter, Saturno e Netuno emitem muito calor por dentro. Eles brilham no infravermelho, emitindo duas vezes e meia mais energia do que recebem do sol. Essas coisas são quentes.
Urano não é o mesmo. Ele não tem essa fonte interna de calor. Portanto, talvez, apenas talvez, no final da formação do sistema solar, bilhões de anos atrás, algum objeto grande tenha atingido Urano, virado de lado, agitado e dissipado o calor. Talvez isso tenha gerado um campo magnético irregular.
Esses são os tipos de questões que foram levantadas pela Voyager há 30 anos. Agora precisamos voltar atrás.
🔹 CULTURALMENTE, O IMPACTO MAIS DURADOURO DA VOYAGER 1 PODE SER O "PÁLIDO PONTO AZUL". POR QUÊ?
Tenho um enorme respeito por Carl Sagan. Eu o conheci quando tinha 16 anos, um estudante do ensino médio na Inglaterra, e apertei sua mão.
Ele apontou para a imagem da Voyager e disse: "Aqui estamos. Estamos deixando o sistema solar. Estamos olhando para trás, e há esse ponto azul-claro. Somos nós. São todos os nossos amigos. São todos os nossos parentes. É onde vivemos e morremos".
Essa foi a época em que estávamos começando a dizer: "Espere um minuto. O que estamos fazendo com o nosso planeta Terra?" Ele estava despertando ou reforçando essa necessidade de pensar sobre o que os humanos estão fazendo com a Terra. Ele também evocou o motivo pelo qual precisamos explorar o espaço: para pensar sobre onde estamos e como nos encaixamos no sistema solar.
🔹 COMO ESTÁ SE SENTINDO AGORA QUE A MISSÃO DA VOYAGER 1 PODE ESTAR CHEGANDO AO FIM?
É incrível. Ninguém pensou que eles chegariam tão longe. Mas com apenas alguns instrumentos funcionando, por quanto tempo mais poderemos continuar? Acho que logo chegará a hora de dizer: "Muito bem, muito bem. Trabalho extraordinário. Muito bem."
Fornecido pela Universidade do Colorado em Boulder
🌏 Créditos/fonte/Publicação: por Daniel Strain, Universidade do Colorado em Boulder. phys.org
A existência do bóson de Higgs completa o modelo padrão da física de partículas..
♦ Em 8 de abril de 2024, o físico teórico britânico Peter Ware Higgs, que teorizou pela primeira vez a existência do Bóson de Higgs, faleceu aos 94 anos. Seu falecimento foi anunciado em 10 de abril.
"Além de suas notáveis contribuições à física de partículas, Peter era uma pessoa muito especial, uma figura imensamente inspiradora para físicos de todo o mundo, um homem de rara modéstia, um grande professor e alguém que explicava a física de uma maneira muito simples e ao mesmo tempo profunda", disse Fabiola Gianotti, diretora-geral do CERN, no X feed da instituição. "Um pedaço importante da história e das conquistas do CERN está ligado a ele. Estou muito triste e vou sentir muita falta dele".
O bóson de Higgs é a partícula portadora de força fundamental do campo de Higgs, que é responsável por conceder a outras partículas sua massa. Este campo foi proposto pela primeira vez em meados dos anos sessenta por Peter Higgs - para quem a partícula é nomeada e seus colegas.
A partícula foi finalmente descoberta em 4 de julho de 2012 por pesquisadores do Large Hadron Collider (LHC) — o mais poderoso acelerador de partículas do mundo — localizado no laboratório europeu de física de partículas CERN, na Suíça.
O LHC confirmou a existência do campo de Higgs e do mecanismo que dá origem à massa e, assim, completou o modelo padrão da física de partículas – a melhor descrição que temos do mundo subatômico.
À medida que os cientistas se aproximavam do final do século 20, os avanços na física de partículas haviam respondido a muitas perguntas que cercavam os blocos de construção fundamentais da natureza. No entanto, à medida que os físicos povoavam constantemente o zoológico de partículas com elétrons, prótons, bósons e todos os sabores de quarks, algumas perguntas urgentes permaneciam teimosamente sem resposta. Dentre elas, por que algumas partículas têm massa?
A história do bóson de Higgs é motivada por essa questão.
🔹 O QUE É O BÓSON DE HIGGS?
O bóson de Higgs tem uma massa de 125 bilhões de elétrons-volts – o que significa que é 130 vezes mais massivo do que um próton, de acordo com o CERN. Também é sem carga com zero spin – uma mecânica quântica equivalente ao momento angular. O Bóson de Higgs é a única partícula elementar sem spin.
Um bóson é uma partícula "portadora de força" que entra em jogo quando as partículas interagem entre si, com um bóson trocado durante essa interação. Por exemplo, quando dois elétrons interagem, eles trocam um fóton – a partícula portadora de força dos campos eletromagnéticos.
Como a teoria quântica de campos descreve o mundo microscópico e os campos quânticos que preenchem o universo com mecânica ondulatória, um bóson também pode ser descrito como uma onda em um campo.
Assim, um fóton é uma partícula e uma onda que surge de um campo eletromagnético excitado e o bóson de Higgs é a partícula ou "manifestação quantizada" que surge do campo de Higgs quando excitado. Esse campo gera massa através de sua interação com outras partículas e o mecanismo transportado pelo bóson de Higgs chamado mecanismo de Brout-Englert-Higgs
🔹 POR QUE O BÓSON DE HIGGS É CHAMADO DE "PARTÍCULA DE DEUS"?
O apelido do bóson de Higgs "a Partícula de Deus" foi solidificado após sua descoberta, ou seja, como resultado da mídia popular. A origem disso está muitas vezes ligada ao físico ganhador do Prêmio Nobel Leon Lederman referindo-se ao bóson de Higgs como a "partícula maldita" em frustração com o quão difícil era detectar.
O Business Insider diz que quando Lederman escreveu um livro sobre o bóson de Higgs na década de 1990, o título seria "The Goddamn Particle", mas as editoras mudaram isso para "The God Particle" e uma conexão problemática com a religião foi desenhada, o que incomoda os físicos até hoje.
Ainda assim, é difícil superestimar a importância do bóson de Higgs e do campo de Higgs em geral, pois sem esse aspecto da natureza nenhuma partícula teria massa. Isso significa que não há estrelas, planetas e não somos – algo que pode ajudar a justificar seu apelido hiperbólico.
🔹 POR QUE O BÓSON DE HIGGS É IMPORTANTE?
Em 1964, os pesquisadores começaram a usar a teoria quântica de campos para estudar a força nuclear fraca – que determina o decaimento atômico de elementos transformando prótons em nêutrons – e seus portadores de força os bósons W e Z.
Os portadores de força fraca deveriam ser sem massa e, se não estivessem, corriam o risco de quebrar um princípio da natureza chamado simetria que, assim como a simetria de uma forma, garante que ela pareça a mesma se for virada ou invertida – garante que as leis da natureza sejam as mesmas, independentemente de como são vistas. Colocar massa arbitrariamente nas partículas também fez com que certas previsões tendessem ao infinito.
No entanto, os pesquisadores sabiam que, como a força fraca é tão forte em interações de curta distância – muito mais poderosa do que a gravidade – mas muito fraca em interações mais longas, seus bósons devem ter massa.
A solução proposta por Peter Higgs, François Englert e Robert Brout, em 1964, era um novo campo e uma maneira de "enganar" a natureza para quebrar a simetria espontaneamente.
Um artigo do CERN compara isso a um lápis em pé em sua ponta – um sistema simétrico – de repente inclinando-se para apontar em uma direção preferida, destruindo sua simetria. Higgs e seu colega físico propuseram que, quando o universo nasceu, ele foi preenchido com o campo de Higgs em um estado simétrico, mas instável - como o lápis precariamente equilibrado.
O campo rapidamente, em apenas frações de segundo, encontra uma configuração estável, mas isso no processo quebra sua simetria. Isso dá origem ao mecanismo Brout-Englert-Higgs, que concede massa aos bósons W e Z.
O que mais tarde foi descoberto sobre o campo de Higgs foi que ele não só daria massa aos bósons W e Z, mas que daria massa a muitas outras partículas fundamentais. Sem o campo de Higgs e o mecanismo de Brout-Englert-Higgs, todas as partículas fundamentais correriam ao redor do universo na velocidade da luz. Essa teoria não explica apenas por que as partículas têm massa, mas também por que elas têm massas diferentes.
As partículas que interagem – ou "acoplam" – com o campo de Higgs mais fortemente recebem massas maiores. Até mesmo o próprio bóson de Higgs obtém sua massa de sua própria interação com o campo de Higgs. Isso foi confirmado observando como as partículas do bóson de Higgs decaem.
Uma partícula não dotada de massa pelo campo de Higgs é a partícula básica de luz – o fóton. Isso ocorre porque a quebra espontânea de simetria não acontece para fótons como acontece com suas partículas companheiras portadoras de força, os bósons W e Z.
Esse fenômeno de concessão de massa também só se aplica a partículas fundamentais como elétrons e quarks. Partículas como prótons – formadas por quarks – obtêm a maior parte de sua massa da energia de ligação que mantém seus constituintes unidos.
Embora tudo isso esteja de acordo com a teoria, o próximo passo foi descobrir evidências do campo de Higgs detectando sua partícula portadora de força. Fazer isso não seria uma tarefa simples, na verdade, exigiria o maior experimento e a máquina mais sofisticada da história da humanidade.
Dessa forma, a busca pelo próprio bóson de Higgs levou a tecnologia de aceleradores e detectores de partículas ao seu limite – com a expressão final disso sendo o Grande Colisor de Hádrons (LHC).
🔹 A DESCOBERTA DO BÓSON DE HIGGS E O MODELO PADRÃO
Detectar o bóson de Higgs não é apenas uma questão de configurar um detector e esperar que um apareça. Essas partículas só existiam nas condições de alta energia do universo primitivo.
Isso significa que, antes de detectar essa partícula, essas condições de alta energia precisam ser replicadas e os bósons de Higgs precisam ser criados. O LHC faz isso acelerando os prótons até a velocidade próxima da luz e esmagando-os.
Isso cria uma cascata de partículas que decaem rapidamente em partículas mais leves. O bóson de Higgs decai muito rapidamente para ser detectado e, em vez disso, foi identificado detectando decaimentos de partículas que indicavam uma partícula sem spin e correspondiam às previsões teóricas para este bóson ausente.
A partícula foi detectada pelo detector LHC ATLAS e pelo detector Compact Muon Solenoid (CMS).
O anúncio da detecção do bóson de Higgs foi feito no CERN em Genebra em 4 de julho de 2012. Demorou até março do ano seguinte para confirmar que a partícula detectada era realmente o bóson de Higgs.
Ao revelar essa partícula, prevista pelo modelo padrão, a descoberta do bóson de Higgs completou esse quadro do mundo subatômico. Ainda há mistérios além dessa teoria, como a natureza da matéria escura que o bóson de Higgs – através de suas propriedades únicas – poderia ajudar a resolver.
🔹 O BÓSON DE HIGGS DEPOIS DE 2012
No ano seguinte à descoberta do bóson de Higgs, Peter Higgs e François Englert receberam o Prêmio Nobel de Física de 2013, por sua teoria de campo de Higgs.
O Comitê Nobel escreveu sobre o prêmio: "pela descoberta teórica de um mecanismo que contribui para nossa compreensão da origem da massa das partículas subatômicas, e que recentemente foi confirmado através da descoberta da partícula fundamental prevista, pelos experimentos ATLAS e CMS no Grande Colisor de Hádrons do CERN".
A descoberta do bóson de Higgs pode ter completado o modelo padrão, mas este não foi o fim da investigação desta partícula indescritível. Uma das principais descobertas feitas desde 2012 envolveu a confirmação da decadência do Higgs.
E a investigação dessa partícula elusiva se aprofundará durante a corrida 3 do LHC e, particularmente, quando a atualização de alta luminosidade do acelerador de partículas for concluída em 2029.
Isso permitirá que o LHC conduza mais colisões, fornecendo aos pesquisadores mais oportunidades de detectar física exótica, incluindo fenômenos além do modelo padrão.
O CERN estima que, após a atualização a cada ano, o acelerador criará 15 milhões dessas partículas. Isso se compara a 3 milhões de bósons de Higgs criados pelo LHC em 2017. Isso pode ser a chave para detectar outros "sabores" do bóson de Higgs.
Teorias que vão além do modelo padrão da física de partículas também preveem até cinco tipos diferentes de bósons de Higgs que podem ser produzidos com mais pouca frequência do que o bóson de Higgs primário. Mesmo antes das atualizações, os cientistas já nos forneceram evidências tentadoras de um "bóson de Higgs magnético".
🔹 PERGUNTAS E RESPOSTAS DO ESPECIALISTA EM BÓSON DE HIGGS
Conversamos com Yves Sirois, físico e diretor de pesquisa da École Polytechnique sobre o Bóson de Higgs.
🤔 O que é o Bóson de Higgs?
O bóson de Higgs é uma partícula elementar associada ao campo de Higgs. É a excitação quântica desse campo, como ondulações no mar. O bóson em si é um tipo completamente novo de animal no zoológico de partículas. Ele não tem as propriedades quânticas da matéria elementar nem as dos portadores de interações quânticas, como a força eletromagnética, a força fraca ou as interações nucleares.
🤔 Quem primeiro teorizou sobre o Bóson de Higgs e por quê?
A existência do bóson de Higgs foi teorizada em meados da década de 1960 como consequência de um mecanismo de quebra de simetria sugerido por Peter Higgs, François Englert e Robert Brout, durante o verão de 1964, e também de forma independente no início do outono do mesmo ano por um grupo dos EUA/Reino Unido composto por Gerald Guralnik, Carl Hagen e Tom Kibble.
Sem esse mecanismo, parecia impossível construir uma teoria das interações fundamentais que seria válida em todas as escalas de energia. Em particular, não se poderia explicar a existência da interação fraca que só atua a distâncias muito curtas, e é responsável pela radioatividade dentro do núcleo de um átomo.
🤔 Por que é uma partícula tão importante?
Este campo de Higgs desempenhou um papel absolutamente decisivo nos primeiros momentos após o nascimento do universo, pois determina a própria natureza do vácuo que preenche nosso espaço-tempo. Ela torna possível a existência de matéria e interações como as conhecemos, e é responsável pelo aparecimento da massa de todas as partículas elementares conhecidas. Sem o campo de Higgs e, portanto, sem o bóson de Higgs, simplesmente não haveria elementos atômicos, estrelas e vida neste universo.
🤔 Como foi descoberto o Bóson de Higgs?
O bóson de Higgs foi descoberto no Grande Colisor de Hádrons (LHC) simultaneamente pelos dois grandes experimentos multiuso ATLAS e CMS. A descoberta foi anunciada no dia 4 de julho de 2012 no CERN.
O novo bóson escalar (spin 0) foi observado na época principalmente em dois raros canais de decaimento que ofereciam o sinal mais limpo, o decaimento em um par de fótons, que envolvia um processo virtual puramente quântico, e o decaimento direto em um par de bósons Z, o portador da interação fraca neutra.
🤔 Por que a busca por essa partícula demorou tanto?
Isso porque o bóson de Higgs é muito pesado e totalmente instável!
Com uma massa de 125 GeV, é 133 vezes mais pesado que um átomo de hidrogênio. Sua vida média é entre um e dois décimos milésimos de bilionésimo de bilionésimo de segundo (cerca de 1,6 x 10^-22 s).
Para produzir uma partícula tão pesada, dada a conhecida equação E = mc^2, você basicamente tem que concentrar uma quantidade considerável de energia em um pequeno volume. É por isso que precisávamos de um colisor de alta energia. O LHC no CERN é a máquina mais poderosa existente na Terra. O bóson de Higgs, onça produzida, decairá de muitas maneiras diferentes, e apenas uma pequena fração delas pode ser distinguida do fundo comum. Para detectar e identificar tais partículas, construímos os maiores e mais complexos detectores já concebidos. Em seguida, analisamos centenas de bilhões de eventos de colisão próton-próton para extrair um sinal de bóson de Higgs.
🤔 Por que cientistas como você ainda investigam o Bóson de Higgs?
Por duas razões principais, além da óbvia necessidade de realizar a caracterização mais precisa da nova partícula. Em primeiro lugar, queremos entender como o vácuo físico em que vivemos foi criado no universo primitivo. Em segundo lugar, queremos entender qual é que esse vácuo físico pode ser estabilizado.
O campo de Higgs é muito único, pois fornece uma energia potencial média esperada diferente de zero para o vácuo físico! Isso é, fundamentalmente, o que faz toda a diferença para o nosso universo. Acreditamos que é possível acessar a forma do potencial energético responsável pela quebra de simetria eletrofraca, ou seja, da própria existência da força eletromagnética de alcance infinito e da força fraca atuando em alcances muito curtos. Acontece que, para fazer isso, temos que estudar a maneira como os bósons de Higgs interagem consigo mesmos! E para isso, precisamos produzir pares de bósons de Higgs!
O bóson de Higgs resolveu a questão da origem da massa de todas as outras partículas elementares, mas sua própria massa é inexplicável. Essa massa não é protegida por nenhuma simetria da teoria, e traz instabilidade indesejada na teoria. Tanto que, por meio de processos quânticos, o próprio vácuo físico poderia se desestabilizar pelas flutuações quânticas. Felizmente, isso está em escalas de tempo consideravelmente maiores do que o tempo de vida conhecido do nosso universo, mas estamos procurando partículas adicionais semelhantes ao bóson de Higgs que sinalizariam a existência da nova física necessária para estabilizar a massa do bóson de Higgs.
Tudo isso motiva a análise de muito mais dados e, se possível, o acesso a energias colisores mais altas. É por isso que milhares de cientistas de todo o mundo ainda se dedicam à tarefa!
🔹 LEITURA ADICIONAL
A descoberta do bóson de Higgs completou o que é conhecido como o modelo padrão da física de partículas. O CERN explica o que essa estrutura nos diz sobre o mundo subatômico. Saiba mais sobre o bóson de Higgs com este artigo do Departamento de Energia dos EUA. Explore algumas perguntas frequentes sobre o bóson de Higgs com o CERN.
🔹 BIBLIOGRAFIA
O Bóson de Higgs, CERN, https://home.cern/science/physics/higgs-boson
O Bóson de Higgs, o Departamento de Energia, https://www.energy.gov/science/doe-explainsthe-higgs-boson
O que há de tão especial no bóson de Higgs?, CERN, https://home.cern/science/physics/higgs-boson/what
Higgs. P., SIMETRIAS QUEBRADAS E AS MASSAS DE BÓSONS DE CALIBRE, Physical Review Letters, [1964], [https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.13.508]
Peter W. Higgs, Prêmio Nobel, https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2013/higgs/facts/
LHC de alta luminosidade, CERN, https://home.cern/science/accelerators/high-luminosity-lhc
A partícula escalar conhecida como bóson de Higgs é uma perturbação do campo de Higgs, o responsável pela origem da massa de todas as outras partículas .
Sua descoberta é fundamental para a fundamentação da teoria do modelo padrão; foi descoberto no colisor de hadron localizado no cern entre as fronteiras da França 🇫🇷 e Suíça 🇨🇭.
Sua descoberta traz de volta debates à comunidade científica, como a necessidade de Deus para explicar o universo e sua origem; a discussão do papel de Deus no funcionamento do universo vem muito antes do que chamamos de ciência.
É lógico que Deus se fez presente em todo momento e com o passar do tempo a natureza deixou de ser divina e passou a ser racional .
Para os gregos o sol se movimenta em torno da Terra e o Deus que é o Helio levar no sol em sua carruagem ao redor da Terra
Hoje nós sabemos que a terra gira em torno do sol em sobre si mesmo e sempre que a ciência faz um avanço, para alguns Deus se torna menos importante para explicação do mundo
Se a ciência explicar como surgiu a vida na terra daqui a 20 anos para alguns Deus vai perder essa ação divina.
O nome: a partícula de Deus tem uma explicação, veio de um físico experimental americano que passou 20 anos tentando descobri-la sem sucesso.
Devido ao fracasso resolveu escrever um livro que intitulou: a partícula amaldiçoada por Deus, seu editor apontou que o título era muito inconveniente e sugeriu retirar a palavra amaldiçoada deixando o restante .
A física que estuda a composição natural do mundo pequeno chamasse física de altas energias; imagina que você tenha uma laranja e que deseje estudar o que tem dentro dela sem corta-lá. A princípio você pode joga-lá contra uma parede, quanto mais forte for o impacto mas você vai ver o que tem dentro, quanto maior a energia do impacto da laranja sobre a parede mas você aprende sobre a laranja 🍊.
A Física de partículas faz exatamente a mesma coisa, se você pegar um objeto qualquer e diminuir de tamanha vai chegar num momento que você não vai mais conseguir ver nitidamente e vai para um microscópio.
Se você conseguir chegar nas moléculas você não consegue ver o que tem nelas e aí você preciso ir para o acelerador de partículas como o LHC
O grande acelerador de partículas LHC faz prótons girarem em dois sentidos , os direcionando para uma colisão.
A energia de movimento é muito grande e no momento do choque é transformada em matéria; o resultado são várias partículas que compõem universo, um chuveiro de partículas como os Neutrinos.
Neutrinos são partículas fantasmas que podem ser vistas também no decaimento radioativo; nesse momento cada um de nós está sendo atravessado por mais ou 1 trilhao de neutrinos formados no coração sol pela colisão do hidrogênio.
Para saber mais:
Tirinha do dia
de que assunto da física se trata a ilustração? deixe sua resposta nos comentários.
O limite do sistema solar é onde a gravidade do Sol deixa de ser forte o suficiente para segurar os corpos celestes. Netuno, o último planeta do sistema solar, está a 30 UA do centro (UA = unidade astronômica, que corresponde à distância do Sol à Terra). Porém, Netuno não é o limite! Assim como também não é Plutão, outrora considerado um planeta, e que está a aproximadamente 40 UA do Sol. Plutão faz parte do cinturão de Kuiper, uma região em forma de rosca que inclui inúmeros corpos gelados e que se estende a 50 UA do Sol.
A Nuvem de Oort é a região mais distante do nosso sistema solar. Acredita-se que ela seja uma concha esférica gigante com bilhões ou trilhões de pedaços congelados de detritos espaciais que envolvem o resto do sistema solar. A borda externa da Nuvem de Oort pode estar a 10.000, ou até mesmo a 100.000 UA do Sol - isso pode corresponder a cerca de ⅓ do caminho para Próxima Centauri, a estrela vizinha mais próxima.
A partícula escalar conhecida como bóson de Higgs é uma perturbação do campo de Higgs, o responsável pela origem da massa de todas as outras partículas .
Sua descoberta foi fundamental para a fundamentação da teoria do modelo padrão, no grande colisor de hadron localizado no cern entre as fronteiras da França 🇫🇷 e Suíça 🇨🇭.
Novos debates retornaram à comunidade científica, como a discussão do papel de Deus no funcionamento do universo. Deus se fez presente em todo momento e observamos que com o passar do tempo, a natureza deixou de ser divina e passou a ser racional .
Para os gregos o sol se movimenta em torno da Terra e o Deus que é o Helio levar no sol em sua carruagem ao redor da Terra
Hoje nós sabemos que a terra gira em torno do sol em sobre si mesmo e sempre que a ciência faz um avanço, para alguns Deus se torna menos importante para explicação do mundo
Se a ciência explicar como surgiu a vida na terra daqui a 20 anos para alguns Deus vai perder essa ação divina.
O nome: a partícula de Deus tem uma explicação, veio de um físico experimental americano que passou 20 anos tentando descobri-la sem sucesso.
Devido ao fracasso resolveu escrever um livro que intitulou: a partícula amaldiçoada por Deus, seu editor apontou que o título era muito inconveniente e sugeriu retirar a palavra amaldiçoada deixando o restante .
A física que estuda a composição natural do mundo pequeno chamasse física de altas energias; imagina que você tenha uma laranja e que deseje estudar o que tem dentro dela sem corta-lá. A princípio você pode joga-lá contra uma parede, quanto mais forte for o impacto mas você vai ver o que tem dentro, quanto maior a energia do impacto da laranja sobre a parede mas você aprende sobre a laranja 🍊.
A Física de partículas faz exatamente a mesma coisa, se você pegar um objeto qualquer e diminuir de tamanha vai chegar num momento que você não vai mais conseguir ver nitidamente e vai para um microscópio.
Se você conseguir chegar nas moléculas você não consegue ver o que tem nelas e aí você preciso ir para o acelerador de partículas como o LHC
O grande acelerador de partículas LHC faz prótons girarem em dois sentidos , os direcionando para uma colisão.
A energia de movimento é muito grande e no momento do choque é transformada em matéria; o resultado são várias partículas que compõem universo, um chuveiro de partículas como os Neutrinos.
Neutrinos são partículas fantasmas que podem ser vistas também no decaimento radioativo; nesse momento cada um de nós está sendo atravessado por mais ou 1 trilhao de neutrinos formados no coração sol pela colisão do hidrogênio.
Para saber mais:
Tirinha do dia
de que assunto da física se trata a ilustração? deixe sua resposta nos comentários.
