Encontrar a fonte da matéria escura é uma das áreas-chave da astronomia moderna, e o bóson de Higgs pode ser a chave.
A confirmação da descoberta do bóson de Higgs chegou a nós em 2012 depois de dezenas de anos de busca. O bóson de Higgs, previsto teoricamente na década de 1960 e experimentalmente confirmado no Grande Colisor de Hádrons, perto de Genebra, na Suíça, acabou levando à concessão do Prêmio Nobel de Física a Peter Higgs e François Engler.
Como já sabemos, a partícula de Higgs medeia o campo de Higgs, que dá massa a toda a matéria. A descoberta do bóson de Higgs no Grande Colisor de Hádrons tornou-se o "elemento que faltava" do modelo padrão da física. O modelo padrão define nossa compreensão do mundo quântico. Um tipo de livro de receitas que nos permite entender como partículas e forças subatômicas interagem em pequena escala.
No entanto, embora o Modelo Padrão funcione para a maioria das nossas tarefas, não é um modelo abrangente. Em particular, o modelo padrão não inclui a gravidade - obviamente, uma omissão muito importante. Além disso, o modelo padrão não prevê a origem da misteriosa matéria escura - um fato que está se tornando cada vez mais controverso hoje em dia. Estudos cosmológicos prevêem que 84,5 por cento do Universo consiste em matéria escura, que pode ter força gravitacional e não interage com a força eletromagnética. Este tipo de matéria, conhecida como matéria não-bariônica, não pode ser vista, mas seus efeitos se tornam aparentes, por exemplo, quando se observa efeitos gravitacionais em aglomerados de galáxias. Podemos ter certeza disso, mas simplesmente não podemos vê-lo e, portanto, não podemos entender completamente sua natureza.
Existem muitas teorias que sugerem várias fontes exóticas de matéria escura, mas um novo modelo apresentado por um grupo de cientistas liderados pelo teórico de partículas Christopher Peterson, da Chalmers University of Technology, na Suécia, será testado quando o Large Hadron Collider for reiniciado nesta primavera.
Peterson sugere que o bóson de Higgs pode decair. Este decaimento é determinado pela supersimetria. A supersimetria prevê que existam "super parceiros" mais massivos de partículas conhecidas que existem fora da estrutura do Modelo Padrão. Embora já houvesse indícios dessas partículas supersimétricas, as observações finais eram muito difíceis de rastrear. Os detectores do Grande Colisor de Hádrons não “viram” diretamente o bóson de Higgs quando foi detectado. Por incontáveis bilhões de colisões de partículas, os detectores ATLAS e CMS criaram lentamente uma imagem de partículas após colisões que ejetaram a energia gerada por colisões de prótons girando em direções opostas. Dessa energia de colisão de partículas, os bósons de Higgs emergiram, decaindo rapidamente em outras partículas que os detectores podiam medir, por exemplo, múons (o primo mais maciço do elétron). Esse tipo de "impressão digital" do bóson de Higgs tornou-se evidência de que os bósons de Higgs existem.
Agora, a equipe de Peterson sugeriu que, se a supersimetria for real, o bóson de Higgs pode ter um modo de decaimento diferente, decompondo-se em fótons e partículas de matéria escura.
"Este é um sonho para um físico teórico em física de partículas. O LHC é o único lugar onde o modelo pode ser testado", disse Peterson.
