O bóson W é uma partícula muito especial. Junto com o Z, ele é responsável pela mediação que ocorre na interação nuclear fraca, uma das quatro forças fundamentais da natureza — as outras são a interação eletromagnética, a gravidade e a força forte.
Os físicos geralmente colocam o campo de Higgs no mesmo nível, como uma quinta interação fundamental que explica como as partículas adquirem massa, mas, para facilitar a compreensão, os textos costumam citar apenas as quatro forças anteriores.
A interação nuclear fraca é responsável pela desintegração radioativa das partículas subatômicas e, curiosamente, os bósons W e Z que nela intervêm são mais pesados que os prótons e os nêutrons que encontramos no núcleo dos átomos. Na verdade, a massa do bóson W é cerca de 80 vezes maior que a de um próton. O surpreendente é que os físicos não tiveram facilidade em determinar essa massa. Conseguiram medi-la várias vezes, mas nunca com a precisão recém-alcançada pelo experimento CMS do CERN (Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear).
O Modelo Padrão continua firme como uma rocha
Em março de 2023, os físicos do CERN que trabalham no experimento ATLAS divulgaram suas últimas medições da massa do bóson W. Como esperado, confirmaram que coincide com a previsão do modelo teórico. À primeira vista, pode parecer um resultado sem surpresas, mas é importante lembrar que, em 2022, o experimento CDF do Fermilab, nos EUA, havia concluído que a massa do bóson W era muito maior do que o previsto pelo Modelo Padrão.
A massa dessa partícula preocupa os físicos há muito tempo, mas a descoberta do Fermilab desencadeou uma corrida desenfreada para medi-la com a maior precisão possível. É nesse ponto que estamos agora, embora o protagonista desta vez seja o experimento CMS do CERN. Quando os físicos do experimento ATLAS divulgaram sua última medição da massa do bóson W, em março de 2023, conseguiram aumentar a precisão da medida que eles próprios haviam obtido em 2017.
Esse resultado está alinhado tanto à previsão do Modelo Padrão quanto a todas as medições anteriores. A única exceção é, como vimos, a medição realizada em 2022 pelos físicos do Fermilab, utilizando o veterano colisor próton-antipróton Tevatron. O problema é que o resultado obtido por esse experimento há dois anos era extraordinariamente preciso. Segundo os físicos do Fermilab, a massa do bóson W é de 80.433,5 MeV, com uma incerteza de 9,4 MeV. Mas, felizmente, já temos a primeira medida da colaboração CMS.
Sua precisão é comparável à obtida pelos físicos do Fermilab há dois anos, embora a medida do experimento CMS, assim como as entregues até agora pelo ATLAS, esteja alinhada com a previsão do Modelo Padrão. O resultado obtido pelos físicos do CMS para a massa do bóson W é de 80.360,2 MeV, com uma incerteza de 9,9 MeV. "As medições da massa do W são muito desafiadoras, pois envolvem medições delicadas e modelagem teórica da produção do bóson W e sua desintegração em um lépton e um neutrino que escapa à detecção", explica Gautier Hamel de Monchenault, porta-voz do experimento CMS, em comunicado à imprensa.
É muito provável que, em um futuro próximo, os físicos do CERN, do Fermilab ou de algum outro laboratório de física de partículas consigam medir esse ou outro parâmetro do bóson W com ainda mais precisão. E será, novamente, um grande avanço, pois a possibilidade de encontrar uma inconsistência nas previsões do Modelo Padrão abrirá uma porta que os físicos estão ansiosos para derrubar: a que pode levá-los a identificar novas partículas e forças. Quem afirma é o próprio CERN.
Texto traduzido e adaptado do site Xataka Espanha
Imagem | CERN
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