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Nobel de Física coroa desenvolvimento do modelo padrão

Há décadas a Academia Real de Ciências da Suécia tem acompanhado – e premiado – avanços na área. Faltava a última peça, o bóson de Higgs, a partícula prevista em 1964 e só confirmada experimentalmente em 2012

O Prêmio Nobel de Física deste ano, concedido aos cientistas François Englert e Peter Higgs, é a coroação dos esforços pelo desenvolvimento do chamado modelo padrão da física de partículas, que explica como o mundo funciona na menor escala possível: a subatômica. Há décadas a Academia Real de Ciências da Suécia tem acompanhado – e premiado – os avanços na área. Faltava reconhecer a última peça, o bóson de Higgs, a partícula prevista há quase cinquenta anos e só confirmada no ano passado, em experimento realizado no LHC, o maior colisor de partículas do mundo.

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De acordo com o modelo padrão, tudo – de pessoas a estrelas – é composto por apenas algumas partículas minúsculas de matéria, como os elétrons e os quarks. Essas partículas são governadas por uma série de forças que as permite interagir entre si: a gravidade, o eletromagnetismo, a interação fraca e a interação forte dos átomos. Até os anos 1960, os cientistas não conseguiam explicar como as partículas ganhavam massa, o que era fundamental para descrever a formação de átomos e moléculas.

Perfil

Peter Higgs, Nobel de Física

Peter Higgs, Nobel de Física (/)

PETER HIGGS

Nascido na cidade de Newcastle, na Inglaterra, em 1929. Adquiriu seu Ph.D na Universidade de Londres, em 1954. Hoje, é professor emérito da Universidade de Edimburgo, no Reino Unido.

Francois Englert, Nobel de Física

Francois Englert, Nobel de Física (/)

FRANÇOIS ENGLERT

Nascido em 1932, na cidade de Etterbeek, na Bélgica. Ele conseguiu seu Ph.D em 1959 na Universidade Livre de Bruxelas, onde é professor emérito até os dias hoje.

No ano de 1964, uma série de laboratórios ao redor do mundo estudava o tema. Três deles conseguiram chegar a uma teoria parecida, postulando a existência de um campo invisível percorrendo o espaço, que acabaria por dar massa às partículas que interagissem com ele. A ideia surgiu, quase ao mesmo tempo, no laboratório de Peter Higgs, na Universidade de Edimburgo, no de François Engler, na Universidade Livre de Bruxelas, e no de Tom Kibble, no Imperial College London.

“No começo do desenvolvimento de uma teoria, é assim mesmo. Muitas pessoas estão estudando o mesmo tema, cada um tem uma contribuição para dar e um influencia o outro. Os estudos publicados em 1964 são muito parecidos”, diz Sérgio Lietti, membro do Centro Regional de Análise de São Paulo (Sprace), que colabora com as pesquisas do LHC.

Com o passar do tempo, no entanto, os estudos de Higgs se tornaram mais famosos, e o físico deu nome tanto à partícula quanto ao campo previstos pela teoria. “Isso é algo que fascina os cientistas da área – a maneira como o trabalho de seis pesquisadores foi sendo reduzido ao trabalho de três, dois, e, finalmente um: Higgs. O comitê do Nobel desfez essa injustiça histórica. A decisão foi justa: François Engler merecia o prêmio”, afirma Eduardo Gregores, professor da Universidade Federal do ABC e membro do Sprace.

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Previsões se confirmam – Com sua ideia, os pesquisadores conseguiram colocar de pé o modelo padrão, que passou a ser cada vez mais aceito pela comunidade científica. No começo dos anos 1970, os principais pontos da teoria já estavam formulados, e ela passou a ser testada em laboratórios ao redor do mundo. Em 1979 o físico Steven Weinberg recebeu o Prêmio Nobel por conta das primeiras ideias que levariam à formulação do modelo.

Conforme os experimentos confirmavam a teoria, encontrando uma a uma as partículas previstas pelos cientistas, o modelo padrão foi se sedimentando como a explicação definitiva para o mundo subatômico. Ao mesmo tempo, os pesquisadores da área foram enchendo suas prateleiras de prêmios. “Os físicos que formularam os principais pontos do modelo ganharam o Nobel de 1984, 1988, 1990, 1999, 2004 e 2008. A última peça que faltava era confirmar a existência do bóson de Higgs”, diz Lietti.

Saiba mais

MODELO PADRÃO

O Modelo Padrão é a melhor descrição do mundo subatômico. Existem outras, mas nenhuma que tenha tido tanto sucesso em experimentos para prever e descrever as partículas e as forças de suas interações.

BÓSON DE HIGGS

O bóson de Higgs é uma partícula subatômica prevista há quase 50 anos. Após décadas de procura, os físicos ainda não conseguiram nenhuma prova de que ela exista. O Higgs é importante porque a existência dele provaria que existe um campo invisível que permeia o universo. Sem o campo, ou algo parecido, nada do que conhecemos existiria. Os cientistas não esperavam detectar o campo, mas sim uma deformação nele, chamada bóson de Higgs.

LHC

O Grande Colisor de Hádrons (do inglês Large Hadron Collider, LHC) é o maior acelerador de partículas do mundo, com 27 quilômetros de circunferência. Ele pertence ao Cern, o centro europeu de pesquisas nucleares. Em seu interior, partículas são aceleradas até 99,9% da velocidade da luz.

Descobrir essa última peça não foi fácil. Exigiu o trabalho de três gerações de cientistas espalhados pelos laboratórios mais modernos do mundo. A pesquisa que finalmente confirmou sua existência contou com mais de 6.000 pesquisadores, de 200 instituições científicas de diversos países. A descoberta do Bóson, anunciada em julho do ano passado, foi recebida como alívio – se ele não existisse, toda a ideia do modelo padrão iria desabar como um castelo de cartas. “O carimbo de validação de toda a teoria veio com essa última descoberta. Foi uma conquista enorme para todos os pesquisadores envolvidos”, diz Eduardo Gregores.

O Prêmio Nobel, além de reconhecer a genialidade de Higgs e Englert, simboliza a aceitação definitiva do modelo padrão pela comunidade científica. “O Prêmio foi sentido como um reconhecimento para todos os cientistas que trabalharam na validação do modelo durante décadas. Todos nós nos sentimos gratificados. É interessante que todo esse processo tenha culminado com a descoberta da pedra fundamental para manter a teoria funcionando: o bóson de Higgs”, afirma Gregores.

Além do padrão – Como é de hábito na ciência, com o modelo padrão aceito e confirmado experimentalmente, os pesquisadores pensam que chegou a hora de superá-lo. Ele é bom para descrever todo o Universo observável, das moléculas aos planetas, mas existe uma série de fenômenos que ele não consegue explicar. “O modelo é perfeito para descrever todas as partículas já descobertas pelo homem. O problema é que existem indícios de que isso não é tudo”, diz Gregores.

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A expansão do Universo, por exemplo, pode ser percebida a partir da Terra, mas os cientistas não conseguem achar nenhuma explicação coerente para o fenômeno, a não ser a existência da energia escura – partículas que não são previstas pelo modelo. Do mesmo modo, eles teorizam sobre a existência de uma matéria escura, responsável por manter as galáxias unidas e inexplicável pela ciência atual. Assim, o modelo padrão explica apenas o Universo visível – ou 5% de tudo que existe. Como a própria dupla de cientistas que recebeu o Prêmio Nobel reconhece, ainda há muito trabalho a ser feito.