4 de julho de 2012. Além de ser o 236º aniversário dos Estados Unidos, foi o dia em que os físicos anunciaram que haviam encontrado fortes evidências do bóson de Higgs, uma partícula elusiva que dá massa a outras partículas elementares do universo. Foi uma das realizações mais importantes da física no século passado, e foi necessária a construção do Grande Colisor de Hádrons, o acelerador gigante de partículas baseado fora de Genebra, na Suíça, para testá-lo. Depois desse triunfo, a comunidade da física estava confiante de que mais descobertas viriam do CERN. Mas literalmente quatrilhões de colisões de prótons no colisor mais tarde, nada de novo surgiu. Agora, porém, depois de analisar dados, pesquisadores trabalhando no experimento ATLAS do LHC anunciaram que podem confirmar algo novo: o decaimento do bóson de Higgs produz quarks de baixo, dando suporte a um arcabouço teórico de física conhecido como Modelo Padrão de física de partículas.
De acordo com um comunicado de imprensa, o avistamento de Higgs em 2012 estava incompleto. Apesar de atualmente observarmos um bóson de Higgs não ser possível, detectar os bits em que a partícula se decompõe é algo que o acelerador de partículas pode fazer. Naquela época, duas partículas previstas, chamadas bósons W e Z, foram observadas, o que é esperado em cerca de 30% dos bósons de Higgs em decomposição. Mas os pesquisadores não viram as partículas esperadas em 60% do tempo - quarks de baixo.
Ou pelo menos, então eles pensaram. O problema, explica o Wire , é que eles viram quarks de baixo, apenas muitos deles; o colisor produz muitos quarks de fundos através de várias interações além dos fluxos de prótons que foram projetados para se chocarem uns com os outros. Assim, descobrir se um quark de fundo detectado no LHC veio de um bóson de Higgs decadente ou de algum outro lugar se mostrou extremamente difícil. É por isso que demorou tanto tempo para os cientistas chegarem ao ponto de certeza razoável de que alguns dos quarks inferiores que eles estavam observando vinham da decadência de Higgs. Analisando todos os dados desde 2011 e usando novas técnicas analíticas como redes neurais artificiais profundas e aprendizado de máquina, eles finalmente encontraram evidências estatisticamente significativas dos quarks de baixo gerados pelo Higgs.
"É a primeira vez que vimos o acoplamento de Higgs aos quarks inferiores, o que havia sido previsto", disse John Huth, físico de partículas da Universidade de Harvard que trabalha no experimento ATLAS, ao Ryan F. Mandelbaum do Gizmodo . "Nós pensamos que isso aconteceria, mas até que nós o víssemos, não saberíamos com certeza que isso se juntaria aos quarks dessa maneira."
Embora a descoberta seja um triunfo da análise e outra confirmação de que provavelmente encontramos o bóson de Higgs, também é levemente decepcionante. Isso porque se encaixa muito bem no Modelo Padrão, com o qual os físicos vêm trabalhando desde o início dos anos 70. Embora o modelo explique muito sobre física de partículas, ele possui alguns buracos. Por exemplo, não aborda a gravidade nem explica a matéria escura. Desde que o LHC foi ligado, os pesquisadores esperavam evidências de partículas "estranhas" que quebrariam ou expandiriam o Modelo Padrão ou confirmariam a supersimetria, um adendo ao modelo que ajuda a explicar a massa. Isso simplesmente não aconteceu, pelo menos não ainda.
Por enquanto, os físicos podem ter que esperar mais alguns anos até que as leis da natureza sejam reescritas. O LHC está passando por uma série de upgrades de energia que serão concluídos em 2026 e quando ele for ligado novamente, o acelerador de partículas pode levar ao tipo de ciência estranha que o campo precisa para ir além da imaginação mais selvagem de John Hughes.
