“Você, e tudo o que o rodeia, são feitos de partículas. Mas quando o universo começou, as partículas não tinham massa, e todas viajavam à velocidade da luz. Estrelas, planetas e vida só puderam nascer porque estas partículas ganharam a sua massa pelo campo de Higgs. A existência desse campo foi confirmada em 2021, quando a partícula do bosão de Higgs foi descoberta no CERN”

Estas são as primeiras palavras com que os visitantes são acolhidos no site do CERN dedicado ao bosão de Higgs, cuja descoberta é hoje assinalada. Há 10 anos, a 4 de julho de 2012, a comunidade científica assistiu à confirmação da teoria de Robert Brout, François Englert and Peter Higgs, formulada há mais de 50 anos e que viria a garantir o Prémio Nobel a dois dos cientistas.

O bosão de Higgs é uma partícula especial, sendo apontada como a peça que faltava aos físicos para a descrição do modelo de partículas, e a chave para alguns dos segredos do Universo, entre os quais a matéria escura.

Talvez por isso, quando foi descoberto, o bosão de Higgs foi chamado da “partícula de Deus” uma ideia podia parecer exagerada a quem não percebesse a importância da identificação da peça que faltava no Modelo Padrão da física de partículas. O momento continua a ser assinalada pela comunidade científica, mas há muito mais a descobrir sobre a origem do universo e amanhã começa já uma nova fase do acelerador Large Hadron Collider.

Uma descoberta muito esperada

"É difícil não ficar entusiasmado com estes resultados", afirmou há 10 anos o diretor de Pesquisa do CERN, Sergio Bertolucci. As características da nova partícula subatómica que foi observada nesse dia tinham o comportamento e a massa previstos para o Bosão de Higgs - partícula elementar que surgiu após o Big Bang, e defendida desde 1960 como a origem do Universo, e a observação acabaria por ser confirmada mais tarde, sendo apontada como a maior descoberta no mundo da física das últimas décadas.

Clique nas imagens para mais detalhes

Mas a  investigação  não estava encerrada e seis anos depois da descoberta do bosão, a combinação de dados de vários períodos de funcionamento do acelerador LHC permitiu observar o decaimento para quarks b, ou bottom, o segundo mais pesado dos seis tipos de quarks existentes. Admitindo que havia ainda muito a explorar, o próprio Peter Higgs admitia, já em 2019 que “arranhámos a superfície mas claramente temos ainda muito mais para descobrir”.

Também hoje, no dia em que assinala o feito com várias iniciativas no CERN e laboratórios associados, dois novos artigos publicados na revista Nature revelam os resultados mais atualizados dos estudos abrangentes e precisos das propriedades do bosão de Higgs que realizaram durante a última década.

CERN volta a reiniciar o acelerador de partículas após paragem de mais de três anos
CERN volta a reiniciar o acelerador de partículas após paragem de mais de três anos
Ver artigo

Os resultados foram obtidos de forma independente pelas experiências ATLAS e CMS e estão descritos em dois artigos publicados hoje na Nature, mostram que as propriedades da partícula são consistentes com as do bosão de Higgs previsto pelo Modelo Padrão da física das partículas. Segundo informação divulgada pelo CERN, os estudos revelam também que a partícula é cada vez mais um meio poderoso para procurar fenómenos desconhecidos que - se encontrados - poderiam ajudar a esclarecer alguns dos maiores mistérios da física, tais como a natureza da matéria escura presente no universo.

Um comunicado explica que para explorar todo o potencial dos dados de LHC no estudo do bosão de Higgs, incluindo as suas interações com outras partículas, ATLAS e CMS combinam numerosos processos complementares em que o bosão de Higgs é produzido e "decai" noutras partículas.

“As colaborações têm utilizado as maiores amostras de dados de colisão protão-protões registados até agora pelas experiências para estudar esta partícula única com um detalhe sem precedentes”, explica o CERN.

A nova fase começa já amanhã com o Run 3 do LHC, que esteve desligado para manutenção nos últimos três anos e que foi ativado em abril, mas que amanhã avança com a potência máxima e prepara um novo record com uma colisão de partículas usando 13,6 TeV (triliões de eletrovolts), um reinício que vai ser seguido em direto online.

Clique nas imagens para mais detalhes sobre o LHC

Uma descoberta que também tem investigação de cientistas portugueses

A existência do bosão de Higgs foi confirmada através das experiências ATLAS e CMS do LHC e envolveu mais de 3 mil pessoas, entre os quais equipas de cientistas portugueses do LIP. Amélia Maio e o João Varela foram os responsáveis dos grupos do LIP em ATLAS e CMS desde o início e estavam ainda nesse papel aquando da descoberta, em 2012, mas hoje só João Varela se encontra no ativo, sendo o novo coordenador o investigador Michele Gallinaro.

Portugal participa nas experiências ATLAS e CMS desde o início, através do Laboratório de Instrumentação e Partículas (LIP) e o envolvimento do laboratório na análise do bosão de Higgs conta com mais de uma década de investigação das duas equipas.

Nas duas experiências então envolvidos cerca de 3.500 investigadores de 180 instituições científicas em 40 países.