Mecanismo de Higgs

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Teoria quântica de campos
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(Diagramas de Feynman)
Histórica

No Modelo Padrão da física de partículas, o mecanismo de Higgs é essencial para explicar o mecanismo de geração de massa dos bósons de gauge. Sem o mecanismo de Higgs, ou algum outro mecanismo semelhante, todos os bósons (um tipo de partícula fundamental) não teriam massa, mas medidas experimentais mostram que W+, W, e bósons Z apresentam massas relativamente grandes, em torno de 80 GeV/c2. O campo de Higgs resolve esse problema. A descrição mais simples do mecanismo adiciona ao Modelo Padrão um campo quântico (o campo de Higgs) que permeia todo o espaço. Abaixo de uma temperatura extremamente alta, o campo sofre quebra espontânea de simetria durante interações. A quebra da simetria desencadeia o mecanismo de Higgs, fazendo com que os bósons interajam e adquiram massa. No Modelo Padrão, a frase "mecanismo de Higgs" refere-se especificamente à geração das massas dos bósons de gauge W±, e Z por meio da quebra da simetria eletrofraca.[1] O Grande Colisor de Hádrons do CERN anunciou resultados consistentes com o bóson de Higgs previsto pelo MP em 14 de Março de 2013, tornando extremamente provável a existência desse campo na natureza.

O mecanismo foi proposto em 1962 por Philip Warren Anderson,[2] dando continuidade a um trabalho feito no fim dos anos 1950 sobre quebra de simetria em supercondutividade e em um artigo de 1960 escrito por Yoichiro Nambu que discutiu sua aplicação em física de partículas. Uma teoria de gauge capaz de explicar a geração de massa foi publicada quase simultaneamente por três grupos independentes em 1964: por Robert Brout e François Englert;[3] por Peter Higgs;[4] e por Gerald Guralnik, C. R. Hagen, e Tom Kibble.[5] [6] [7] Por isso, o mecanismo de Higgs também é chamado de mecanismo de Brout–Englert–Higgs ou mecanismo de Englert–Brout–Higgs–Guralnik–Hagen–Kibble,[8] mecanismo de Anderson–Higgs,[9] mecanismo de Anderson–Higgs-Kibble,[10] mecanismo de Higgs–Kibble por Abdus Salam[11] e mecanismo de ABEGHHK'tH [para Anderson, Brout, Englert, Guralnik, Hagen, Higgs, Kibble e 't Hooft] por Peter Higgs.[11]

Em 8 de outubro de 2013, após a descoberta feita no LHC de uma nova partícula semelhante ao tão procurado bóson de Higgs predito pela teoria, foi anunciado que Peter Higgs e François Englert seriam agraciados com o Prêmio Nobel em Física de 2013 (o co-autor de Englert, Robert Brout, morreu em 2011 e o Prêmio Nobel não costuma ser concedido a falecidos).[12]

Modelo Padrão[editar | editar código-fonte]

O mecanismo de Higgs foi incorporado na física de partículas moderna por Steven Weinberg e Abdus Salam e é uma parte essencial do Modelo Padrão.

No Modelo Padrão, a temperaturas altas o suficiente para não quebrar a simetria eletrofraca, todas as partículas elementares não apresentam massa. Em uma certa temperatura crítica o campo de Higgs torna-se taquiônico, a simetria é espontaneamente quebrada por condensação, e os bósons W e Z adquirem massas (EWSB é a abreviação em inglês para quebra da simetria eletrofraca).

Férmions, tais como léptons e quarks do Modelo Padrão, também podem adquirir massa como resultado de suas interações com o campo do Higgs, mas o mecanismo não é igual ao que ocorre na aquisição da massa dos bósons de gauge.

Referências

  1. G. Bernardi, M. Carena, and T. Junk: "Higgs bosons: theory and searches", Reviews of Particle Data Group: Hypothetical particles and Concepts, 2007, http://pdg.lbl.gov/2008/reviews/higgs_s055.pdf
  2. P. W. Anderson (1962). «Plasmons, Gauge Invariance, and Mass». Physical Review [S.l.: s.n.] 130 (1): 439–442. Bibcode:1963PhRv..130..439A. doi:10.1103/PhysRev.130.439. 
  3. F. Englert and R. Brout (1964). «Broken Symmetry and the Mass of Gauge Vector Mesons». Physical Review Letters [S.l.: s.n.] 13 (9): 321–323. Bibcode:1964PhRvL..13..321E. doi:10.1103/PhysRevLett.13.321. 
  4. Peter W. Higgs (1964). «Broken Symmetries and the Masses of Gauge Bosons». Physical Review Letters [S.l.: s.n.] 13 (16): 508–509. Bibcode:1964PhRvL..13..508H. doi:10.1103/PhysRevLett.13.508. 
  5. G. S. Guralnik, C. R. Hagen, and T. W. B. Kibble (1964). «Global Conservation Laws and Massless Particles». Physical Review Letters [S.l.: s.n.] 13 (20): 585–587. Bibcode:1964PhRvL..13..585G. doi:10.1103/PhysRevLett.13.585. 
  6. Gerald S. Guralnik (2009). «The History of the Guralnik, Hagen and Kibble development of the Theory of Spontaneous Symmetry Breaking and Gauge Particles». International Journal of Modern Physics [S.l.: s.n.] A24 (14): 2601–2627. arXiv:0907.3466. Bibcode:2009IJMPA..24.2601G. doi:10.1142/S0217751X09045431. 
  7. History of Englert–Brout–Higgs–Guralnik–Hagen–Kibble Mechanism. Scholarpedia.
  8. «Englert–Brout–Higgs–Guralnik–Hagen–Kibble Mechanism». Scholarpedia. Consultado em 2012-06-16. 
  9. Liu, G. Z.; Cheng, G. (2002). «Extension of the Anderson-Higgs mechanism». Physical Review B [S.l.: s.n.] 65 (13): 132513. arXiv:cond-mat/0106070. Bibcode:2002PhRvB..65m2513L. doi:10.1103/PhysRevB.65.132513. 
  10. Matsumoto, H.; Papastamatiou, N. J.; Umezawa, H.; Vitiello, G. (1975). «Dynamical rearrangement in the Anderson-Higgs-Kibble mechanism». Nuclear Physics B [S.l.: s.n.] 97: 61. doi:10.1016/0550-3213(75)90215-1. 
  11. a b Close, Frank (2011). The Infinity Puzzle: Quantum Field Theory and the Hunt for an Orderly Universe (Oxford: Oxford University Press). ISBN 978-0-19-959350-7. 
  12. «Press release from Royal Swedish Academy of Sciences» (PDF). 8 October 2013. Consultado em 8 October 2013. 

Ver também[editar | editar código-fonte]

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