Porque supersimetria?

Depois do vídeo explicando o que é supersimetria temos agora outro vídeo explicando porque a supersimetria é necessária. Vale a pena conferir.

Vídeo sobre Supersimetria

Um vídeo (em inglês) sobre supersimetria para não especialistas. Bastante interessante e bastante compreensível. Produzido pelo Fermilab.

        

Cadê a Susy?

O LHCb, um dos cinco detectores do Large Hadron Collider, acabou de anunciar o resultado da coleta de dados do decaimento de méson Bs (mésons compostos de um anti-quark bottom e um quark strange) num par de múons. Esse decaimento é extremamente raro, três eventos a cada bilhão de decaimentos, mas foi finalmente observado depois de 30 anos de pesquisa.  As medidas são compatíveis com as previsões do modelo padrão das partículas elementares e esse é o problema. A descoberta de uma taxa de decaimento diferente daquele antecipado pelo modelo padrão seria um sinal claro de que algo além do modelo padrão estaria se manifestando. Muitos esperavam encontrar um sinal da supersimetria nesses dados e isso não aconteceu. A consequência é uma guerra na mídia entre os que apoiam a supersimetria e aquelas que a detestam. Veja a BBC, New Scientist e alguns blogs. É claro que ainda é muito cedo para descartar a supersimetria mas o espaço para ela está diminuindo como era esperado com o anúncio de novos dados experimentais. Além disso, é necessário aguardar a confirmação dessa descoberta pelo CMS, o que deverá ocorrer dentro de alguns meses.

O Higgs foi descoberto. O que acontece agora?

O anúncio da descoberta do Higgs foi feito com grande cautela. Os dois grupos, ATLAS e CMS anunciaram a descoberta de uma partícula de massa entre 125 e 126 GeV que possui propriedades semelhantes aquelas previstas para o Higgs do modelo padrão das partículas elementares. Ainda é necessário verificar se essa partícula possui todas as propriedades que o Higgs deve ter e para isso é necessário acumular mais dados experimentais no LHC. Uma propriedade importante é  o spin da partícula. O Higgs do modelo padrão tem spin zero. Os dados do LHC mostram que a partícula descoberta é um bóson (possui spin inteiro) e o fato dela decair num par de fótons indica que ela pode ter spin 0 ou 2. Como é muito difícil produzir partículas de spin 2 num acelerador acredita-se que o spin da partícula é 0. Mas mesmo determinando-se que se trata de uma partícula de spin 0 poderia não ser o Higgs do modelo padrão. 

O Higgs do modelo padrão deveria decair em partículas tau cerca de 6% do tempo mas aparentemente a taxa detectada é bem menor. Ainda é necessário a coleta de mais dados para termos certeza que essa taxa de decaimento não é devido a uma mera flutuação estatística.  Se for confirmada, indicaria a existência de um Higgs de uma teoria que não é o modelo padrão usual, mas sim de uma extensão do modelo padrão. 

De acordo com o modelo padrão o Higgs é a partícula responsável pela massa de todos os bósons (partículas com spin inteiro) e férmions (partículas com spin semi-inteiro). Mas se o Higgs não está decaindo em taus, que são férmions, ele provavelmente não está gerando massa para eles, e talvez gere massa apenas para os bósons. Nesse caso, seria necessário um mecanismo para gerar massa para os férmions também. Esse mecanismo existe e é conhecido como supersimetria. Se confirmada a ausência de decaimento do Higgs em taus teríamos uma forte indicação da existência da supersimetria. De fato a supersimetria prevê a existência de mais de um Higgs. 

Outro dado anômalo é o decaimento excessivo do Higgs em dois fótons. Novamente, é necessário mais dados para se ter certeza que não se trata de uma flutuação estatística. Se confirmada, indicaria que outra partícula estaria sendo produzida junto com o Higgs. Essa nova partícula poderia muito bem ser um dos outros Higgs previsto pelas supersimetria. A existência da partícula supersimétrica associada ao tau, chama stau, poderia explicar o excesso no decaimento em dois fótons. 

Steven Weinberg afirmou que o pior pesadelo para a física de partículas seria se o LHC encontrasse apenas o Higgs do modelo padrão. Sabemos que o modelo padrão necessita ser estendido e sem dados experimentais não há como saber em que direção estende-lo. Vamos aguardar para saber se essas anomalias realmente existem. Com os dados acumulados até o final de 2012 será possível termos uma ideia mais clara do que está acontecendo.

Higgs e Supersimetria

Dados coletados no Fermilab podem ser interpretados como evidência de um dos vários bósons de Higgs previstos por uma extensão supersimétrica do modêlo padrão. Se isto se confirmar teríamos duas grandes descobertas feitas simultâneamente: Higgs e supersimetria! De qualquer forma, temos que esperar o LHC para a confirmação. Mais detalhes no PhysicsWeb.