Encontrado o bóson de Higgs, artigo de Marcelo Gleiser
Marcelo Gleiser é professor de física teórica no Dartmouth College, em Hanover (EUA). Artigo publicado na Folha de São Paulo de domingo (8). Como não poderia deixar de ser, nesta semana escrevo sobre a descoberta sensacional do bóson de Higgs, anunciada na última quarta feira (4), pelos cientistas do laboratório Cern, em Genebra, na Suíça. Começo repetindo a história de como o bóson de Higgs ficou conhecido como "partícula de Deus". Obviamente, uma partícula elementar não tem nada a ver com Deus. O apelido vem do título do livro de Leon Lederman, o prêmio Nobel que durante anos caçou a partícula (a busca pelo bóson de Higgs durou ao todo 45 anos!). Lederman conta que originalmente queria dar ao livro o título em inglês "The Goddamn Particle" ("A partícula Amaldiçoada por Deus" ou simplesmente "A Desgraçada da Partícula"). A ideia era demonstrar sua frustração em não tê-la encontrado. Porém, o editor do livro achou que, com a exclusão de "desgraçada" do título, o livro venderia bem mais. A coisa vingou - para o livro de Lederman e para a partícula. Mas por que tanta empolgação com o bóson de Higgs, que inclui bilhões de dólares gastos na busca por uma mera partícula? Essencialmente, o bóson de Higgs era a peça que faltava no chamado Modelo Padrão, que descreve tudo sobre as partículas que conhecemos no Universo. Achá-lo significa completar esse modelo com enorme sucesso. O papel do Higgs é único entre as partículas: ele é responsável por "dar massa" a todas as outras. Vale lembrar que, na física moderna, as entidades essenciais são os campos. Partículas são excitações desses campos, como pequenas ondas na superfície de um lago. O campo de Higgs estaria por toda a parte, como o ar na nossa atmosfera. Ele interage com os campos de outras partículas: por exemplo, o campo dos elétrons ou o dos fótons (o campo eletromagnético), as partículas de luz. Essa interação tem uma intensidade que varia de campo para campo. É essa intensidade variável que determina a massa das partículas e as suas diferenças. Por que, então, o nome de "bóson"? As partículas que conhecemos podem ser divididas em dois grupos, chamados genericamente de bósons e férmions. "Bóson" homenageia o físico indiano Jagadish Chandra Bose, que desenvolveu, junto com Einstein, as propriedades dessas partículas. Elas gostam de existir em grupos com muitas delas. O Higgs e os fótons são bósons. Já os férmions (em homenagem ao físico italiano Enrico Fermi) são mais exclusivos e no máximo aparecem em pares. Os elétrons e os prótons são férmions. Ninguém "viu" um bóson de Higgs, pois eles se desintegram em outras partículas em minúsculas frações de segundo. O que se "observa" são os vários produtos dessas desintegrações. Os resultados são estatísticos, devido aos bilhões de colisões e desintegrações que ocorrem. Na física de partículas, uma "descoberta" é um evento tão raro que a chance de surgir outra nova explicação é de uma em 3,5 milhões. O interessante é o que está por vir. Sabemos que a partícula é um bóson. Mas não sabemos se corresponde à previsão mais simples do Modelo Padrão ou se é algo mais exótico. Todos torcem pelo exótico, pois terão abertas portas para uma nova física. Depois de 45 anos, seria uma pena encontrar só o Higgs. * A equipe do Jornal da Ciência esclarece que o conteúdo e opiniões expressas nos artigos assinados são de responsabilidade do autor e não refletem necessariamente a opinião do jornal.

Medidas incertas

1/4/2011
Por Maria Guimarães
Revista Pesquisa FAPESP – Como estimar a dimensão da incerteza em medições na escala quântica – e reduzir essa incerteza? “Até agora, ninguém sabia como avaliar a influência do ambiente em experimentos quânticos para estimar parâmetros”, disse o físico Luiz Davidovich, professor da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ).

Com o trabalho publicado esta semana no site da Nature Physics, feito em parceria com seu aluno de doutorado Bruno Escher e o colega Ruynet de Matos Filho, Davidovich está ajudando a mudar essa realidade. A afirmação é dos físicos italianos Lorenzo Maccone e Vittorio Giovanetti em comentário sobre a pesquisa dos brasileiros na mesma edição da revista.
“A estimativa de parâmetros é um problema antigo na ciência”, comparou Davidovich. Medir fenômenos quânticos com sondas equivale, em outra escala, a avaliar a profundidade de um poço com uma onda sonora, ou usar ultrassom para medir o diâmetro do cérebro de uma criança que ainda não nasceu: são estimativas indiretas com uma incerteza necessariamente embutida nelas.

Físicos brasileiros desenvolvem método para estimar a precisão de medição em sistemas quânticos. Trabalho foi publicado na Nature Physics
A grande diferença é que para essa escala corriqueira do cotidiano existe uma teoria geral que diz qual a precisão possível de se atingir com medições e quanto ela pode ser aumentada, por exemplo, com medições repetidas.
Para fenômenos quânticos também existem formas de se reduzir a incerteza nas medições. É o caso do emaranhamento, que faz com que certas propriedades sejam compartilhadas entre as sondas de medição.
“Com essas técnicas podemos conseguir uma precisão muito melhor”, disse o físico. Mas isso só funciona em situações ideais, sem interferências ambientais como efeitos de temperatura. Algo que no mundo real nunca acontece.
Segundo Davidovich, o mais importante da teoria geral proposta no artigo agora publicado é que ela não se limita a estimar a influência do mundo real nas medições. Ela também pode ajudar a avaliar, em cada situação, como otimizar a precisão.

Davidovich explica que um número muito grande de medidas pode acabar eliminando a vantagem oferecida por efeitos quânticos quando há interferência do ambiente.

“Estamos mostrando uma transição entre o regime quântico e o clássico”, resume. E chegando mais perto de “encontrar um equilíbrio adequado entre a beleza diáfana da mecânica quântica e a terrível fera das imperfeições do mundo real”, como disseram os físicos italianos no comentário.
O artigo General framework for estimating the ultimate precision limit in noisy quantum-enhanced metrology (doi:10.1038/nphys1958), de Davidovich e outros, pode ser lido por assinantes da Nature Physics em www.nature.com/nphys/journal/vaop/ncurrent/abs/nphys1958.html.