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Físicos da Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear (CERN) divulgaram os resultados da sua busca contínua por uma “nova física” usando o poderoso Grande Colisor de Hádrons (LHC).
Embora nenhuma evidência direta da física além do Modelo Padrão tenha sido encontrada, a equipe diz que sua análise ofereceu restrições valiosas para a busca em andamento que informará os próximos experimentos depois que a instalação passar por atualizações programadas, incluindo feixes mais potentes.
Construído ao longo de uma década, de 1998 a 208, e com um custo total de mais de nove mil milhões de dólares, o Grande Colisor de Hádrons em Genebra, na Suíça, reuniu mais de 10.000 cientistas de mais de 100 países para criar um dos sistemas científicos mais complexos e caros. instrumentos já feitos. Responsável por vários avanços, o LHC é mais famoso por descobrindo o indescritível bóson de Higgs em 2012. Naquela época, o bóson de Higgs, que dá massa a outras partículas, era a peça final do Modelo Padrão da física ainda a ser descoberta.
De acordo com o estabelecimento site“Quando o universo começou, nenhuma partícula tinha massa; todos eles aceleraram na velocidade da luz. Estrelas, planetas e vida só puderam surgir porque as partículas ganharam massa a partir de um campo fundamental associado ao bóson de Higgs.”
Embora muito feliz com a descoberta da partícula, a comunidade física esperava que, juntamente com a confirmação do Higgs, o LHC também descobrisse sinais de uma “nova física” operando fora do Modelo Padrão. Infelizmente, de acordo com um declaração Ao anunciar o último estudo, os cientistas da instalação encontraram uma decepcionante “ausência persistente de qualquer vestígio de física além deste modelo”.
Destemidos por essas falhas, os pesquisadores do detector ATLAS da instalação decidiram vasculhar os arquivos de experimentos anteriores para ver se conseguiam detectar a criação de um par de bósons de Higgs usando novas técnicas. Embora estes eventos sejam previstos pelo Modelo Padrão, as novas teorias populares da física esperam que ocorram com muito mais frequência. Na verdade, de acordo com o comunicado que anuncia o estudo, a criação de um par de bósons de Higgs é tão rara que os cientistas do CERN ainda não testemunharam um único evento.
“Em colisões de prótons no LHC, os bósons de Higgs aparecem tão raramente que até agora não foi detectado um único evento de produção de pares de bósons de Higgs, o que à primeira vista parece absolutamente necessário se quisermos observar as interações entre essas partículas”, explicou o Dr. .Bartlomiej Zabinski, físico do Instituto de Física da Academia Polonesa de Ciências (IPJ PAN) e líder do novo esforço de estudo.
“Como, então, podemos estudar um fenômeno que ainda não foi observado?” Zabinski perguntou.
De acordo com o estudo publicado, os pesquisadores começaram com um software de simulação física para gerar eventos simulados de criação de bósons de Higgs, incluindo eventos que resultaram na criação de pares de bósons de Higgs. Em seguida, a equipe pegou os sinais que representam os eventos simulados que culminaram nos pares de bósons de Higgs e os “normalizou” “de acordo com a quantidade esperada de dados vindos de seu detector”.
Depois que suas simulações foram concluídas, os novos caçadores de física compararam seus resultados com os dados reais registrados pelo LHC para ver se conseguiam encontrar sinais correspondentes aos simulados. Dada a grande quantidade de dados e a raridade dos eventos previstos, a equipe empregou técnicas de aprendizado de máquina que classificaram milhões de pontos de dados usando árvores de decisão personalizadas, o que levaria anos para ser feito manualmente pelos humanos.
Após a pesquisa exaustiva, a equipe disse que seus protocolos de aprendizado de máquina não encontraram sinais que correspondessem às suas previsões. Especificamente, não encontraram nada que indicasse a existência de uma nova física.
“Até agora, não notamos nada nos dados de nossos detectores que discordasse do Modelo Padrão”, disse Zabisnki.
Felizmente, a equipe afirma que o esforço não foi em vão. Embora nenhum evento tenha sido detectado, o seu trabalho ofereceu dados valiosos que irão informar e restringir os próximos experimentos em busca de nova física.
“Este resultado não exclui a possibilidade da existência de fenómenos de ‘nova física’”, explicou Zabinski, “mas apenas nos informa que a sua possível influência na produção de pares de bósons de Higgs permanece demasiado fraca para ser vista nos dados recolhidos, então distante.”
Seguindo em frente, os pesquisadores dizem que a instalação do LHC está programada para passar por atualizações significativas nos próximos anos. Entre os mais significativos está um aumento na intensidade dos feixes de prótons usados para gerar colisões de artigos, o que deverá resultar em significativamente mais colisões para cada experimento. Ao procurar um evento tão raro como a criação de um par de bósons de Higgs, quanto mais colisões, melhor.
“As limitações impostas pela análise atual sobre a produção e os parâmetros que descrevem as interações dos bósons de Higgs permitem aos físicos esperar que talvez já no início da próxima década seja possível selecionar os primeiros eventos de produção dupla de Higgs a partir de mais dados e verificar as previsões de hoje em observações diretas do fenômeno”, conclui o comunicado.
O estudo “Busca de produção de pares de bósons de Higgs não ressonantes em estados finais com léptons, taus e fótons em colisões pp a = 13 TeV com o detector ATLAS” foi publicado no Journal of High Energy Physics.
Christopher Plain é romancista de ficção científica e fantasia e redator-chefe de ciências do The Debrief. Siga e conecte-se com ele no X, conheça seus livros em plainfiction.comou envie um e-mail diretamente para ele em christopher@thedebrief.org.
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