Um gráfico mostra traços de partículas fruto
de uma colisão próton-próton no Large Hadron Collider,
em 2012. O evento mostra características esperadas do Modelo Padrão para o
decaimento do bóson de Higgs em um par de fótons. Uma análise mais aprofundada
de colisões feitas em 2011 e 2012 encontrou evidências de que o Higgs também
decai em férmions, de acordo com um novo estudo publicado na revista Nature Physics.
Crédito: CERN
Uma equipe
de pesquisadores liderada por físicos israelenses e alemães afirmam ter
observado pela primeira vez evidências do bóson de Higgs em materiais
supercondutores.
Ao contrário das megacaras instalações do CERN - 4,75 bilhões de dólares - estes resultados, apresentados na Nature Physics, foram obtidos através de experimentos realizados em um
laboratório regular de custo relativamente baixo.
“Assim como os experimentos do CERN revelaram a existência do bóson de Higgs em um
acelerador de alta energia, temos revelado agora um análogo do bóson de Higgs
em supercondutores”, diz o Prof. Aviad
Frydman, membro do Departamento de Física
da Universidade Bar-Ilan, que dirigiu o estudo em conjunto com o Prof. Martin Dressel, da
Universidade de Stuttgart, como parte de uma colaboração internacional que
incluiu também outras equipes de Israel, Índia e Estados Unidos.
Frydman explica que a nova
descoberta traz a busca pelo bóson de Higgs de volta à sua fonte. “Ironicamente,
enquanto a discussão sobre o ‘elo perdido’ do Modelo Padrão foi inspirada pela
teoria dos supercondutores, o modo de Higgs nunca foi observado em supercondutores
devido a dificuldades técnicas. Dificuldades que nós conseguimos superar”.
Frydman e seus colegas descrevem um
novo método para a realização dos experimentos: “A alta energia necessária para excitar um modo
de Higgs em supercondutores tende a quebrar os pares de elétrons que são as cargas
básicas do material. Isso leva a um rápido decaimento em pares
partícula-buraco, e suprime a natureza supercondutora do material. Nós
resolvemos esse problema usando filmes supercondutores ultrafinos desordenados
de nitrito de nióbio (NbN) e óxido de índio (InO) próximo ao ponto crítico supercondutor-isolante
- um estado em que a teoria recente prevê que um rápido decaimento de Higgs
deixaria de ocorrer. Isso criou as condições para excitar um modo de Higgs a energias
relativamente baixas”.
De acordo com Frydman, a observação do mecanismo de Higgs em supercondutores é
significativa porque revela como um único tipo de processo físico se comporta
sob condições de energia drasticamente diferentes. “Excitar o modo de Higgs em um acelerador de
partículas exige níveis de energia enormes - medido em giga elétrons-volt”,
diz Frydman. “Em supercondutores, o fenômeno ocorre em uma
escala de energia completamente diferente - apenas um milésimo de um único elétron-volt.
Interessante é ver como, mesmo nesses sistemas altamente díspares, a mesma
física fundamental está em ação”.
A natureza robusta do modo de Higgs recém-observado em
supercondutores poderia tornar mais fácil para os cientistas estudar a ainda
controversa "partícula de Deus" - o evasivo ‘elo perdido’ na teoria
padrão da física de partículas que é responsável por conferir massa a toda matéria
no universo. Graças a esta nova abordagem, em breve será possível resolver os
mistérios de longa data da física fundamental, através de experimentos
realizados - não em um complexo de aceleradores de bilhões de dólares - mas em
uma mesa de laboratório.
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