Faremos um breve relato das origens de massa e inércia, e, através da evolução de nossos conceitos sobre a constituição da matéria, argumentaremos que a massa dos corpos macroscópicos se deve à massa e interações de seus constituintes, ou seja, os átomos, núcleos atômicos e partículas elementares, como quarks e elétrons.
Finalmente, discutiremos o problema da origem da massa no contexto das teorias atuais, que descrevem as interações (forças) entre corpos, como um processo de troca de partículas ditas intermediárias.
Por um lado, tais teorias baseiam-se em princípios de simetria que exigem que as partículas intermediárias tenham massa nula. Por outro lado, estas mesmas teorias dizem que o alcance da força é tanto menor quanto maior for a massa daquelas partículas.
A descrição das forças nucleares, que sabemos ser de curto alcance, exige a ruptura das simetrias sobre as quais nossas teorias são baseadas. O conflito é resolvido, magistralmente, pelo chamado mecanismo de Higgs, que implica a existência do famoso bóson de Higgs e que talvez tenha sido descoberto, recentemente, no acelerador de partículas LHC do laboratório CERN, em Genebra, Suíça.
Resenha
Prof. Dr. Carlos Garcia Canal
Subordinada ao tema O que é a massa? E o bóson de Higgs, decorreu no dia 18 de setembro, no Auditório Prof. Sergio Mascarenhas, mais uma edição do programa Ciência às 19 Horas, tendo desta vez como palestrante convidado o Prof. Dr. Carlos Garcia Canal, docente do Departamento de Física da Universidad Nacional de La Plata ? Argentina.
A palestra apresentou um breve relato das origens de massa e inércia, e, através da evolução de conceitos sobre a constituição da matéria, foi apresentada a argumentação que a massa dos corpos macroscópicos se deve à massa e interações de seus constituintes, ou seja, os átomos, núcleos atômicos e partículas elementares, como quarks e elétrons.
Finalmente, o palestrante lançou a discussão sobre o problema da origem da massa no contexto das teorias atuais que descrevem as interações (forças) entre corpos, como um processo de troca de partículas ditas intermediárias, enfatizando os últimos passos dados rumo à descoberta do bóson de Higgs.
Antes mesmo de começar sua palestra e em conversa informal com a Assessoria de Comunicação do IFSC, Carlos Garcia Canal afirmou que a principal intenção de sua participação no programa Ciência às 19 Horas era tentar partilhar com o público o entendimento que se tem da massa, mas a um nível microscópico, já que existem diferenças nos conceitos tradicionais da mesma em nossa vida cotidiana.
A massa clássica, que é uma medida da inércia que está relacionada com o nosso peso , o peso de um ser humano, sofre modificações conceptuais quando está em causa a relatividade, ou seja, quando a física se coloca perante uma velocidade próxima à velocidade da luz. Por outro lado, a física também está sendo toda ela repensada ao nível da mecânica quântica, já que ela tem uma vigência nos níveis atômico e subatômico. Através da relatividade, aprendemos que a massa e a energia podem se correlacionar; se você dispõe de energia, ela pode ser materializada em partículas quânticas, comenta Garcia Canal.
Para o palestrante, a massa está diretamente relacionada com as interações fundamentais da Natureza, elétrica e magnética, interações fortes que têm a ver com a composição dos prótons e neutrons do núcleo atômico; e as interações fracas, que estão relacionadas com a desintegração dos núcleos por emissão de elétrons.
Neste momento trabalhamos com uma teoria relativa às partículas que intervêm nas interações e que são desprovidas de massa; mas, na realidade, quer as partículas da matéria, quer as partículas que levam à interação fraca, que são as portadoras da interação fraca, todas elas têm massa. Então, o conflito entre uma simetria que é a base da compreensão das interações e o fato de que essa simetria não permite a presença de massa é resolvido através de uma situação muito particular, que é a realização de uma simetria incompleta; ou seja, a simetria está presente nas equações e no sistema, mas ela não apresenta nas soluções. É a isto que chamamos de mecanismo de Higgs. Para colocarmos em marcha esse mecanismo precisamos que exista um novo ingrediente da teoria, o bóson de Higgs, refere o palestrante.
No último dia 04 de julho, no acelerador de partículas LHC do laboratório CERN, em Genebra, Suíça, foi descoberto um bóson compatível com o tal bóson de Higgs, que a comunidade científica mundial pensa existir, mas onde não há ainda uma demonstração precisa da sua existência. Esta recente descoberta faz o Prof. Carlos Garcia Canal acreditar que se está muito próximo dessa descoberta, embora o que se tenha descoberto em julho último seja apenas um bóson compatível, mas constituído apenas por uma imagem que necessita ter melhor definição.
É de fato uma imagem entusiasmante, mas temos que conseguir obter, através de vários experimentos, outros dados que confirmem que todas as características desse bóson que foi descoberto coincidam plenamente com as características que devem fazer parte do bóson de Higgs, por forma a completar a teoria, sublinha o pesquisador. Confesso que esta descoberta do dia 04 de julho me entusiasmou muito. Repare que há cerca de um século o homem desconhecia que a matéria tinha elétrons e hoje a vida, como a conhecemos, é inconcebível sem os elétrons. É claro que o bóson de Higgs não irá ter o mesmo papel ou impacto que teve o elétron, até porque se tratam de coisas diferentes; mas vai proporcionar uma compreensão relativa à estrutura da matéria, mais íntima, interessante e detalhada, com um ingrediente que eu acho interessantíssimo, que é o fato do bóson de Higg produzir a massa das partículas por interação e, por isso, o campo de Higgs fazer parte do nosso cotidiano, estar em nosso redor, por toda a parte, conclui o cientista.
Todas as dúvidas sobre a existência do bóson de Higgs poderão ser tiradas até ao final deste ano – ou no máximo até aos primeiros meses de 2013 -, até porque o acelerador de partículas do CERN deveria ter já parado seu funcionamento, por motivos de manutenção, calibração e afinação e isso não aconteceu.
A descoberta realizada no dia 04 de julho alterou todo o planejamento e os cientistas estão trabalhando vinte e quatro horas por dia para poderem coletar novas informações que poderão comprovar (ou não) a consistência do famoso bóson de Higgs.
O que é a massa? E o bóson de Higgs?
