As 10 melhores do ano (segundo a AAAS)

American Association for the Advancement of Science

A grande descoberta científica do Ano: O Bóson de Higgs

A longamente procurada partícula completa o Modelo Padrão da Física de Partículas

A observação de uma elusiva partícula subatômica, conhecida como o Bóson de Higgs, foi eleita pela publicação Science a mais importante descoberta científica de 2012. Essa partícula, cuja existência foi proposta há mais de 40 anos, guarda a chave para explicar como as outras partículas elementares (as que não são compostas por partículas menores), tais como os elétrons e os quarks, adquirem suas massas.

Além de reconhecer a detecção dessa partícula como a Descoberta Científica do Ano em 2012, a Science e seu editor internacional (sem fins lucrativos), a AAAS, identificaram nove outras realizações científicas de alta relevância no ano passado e as compilaram na lista das “10 mais” que será publicada na edição de 21 de dezembro.

Os pesquisadores revelaram indícios do Bóson de Higgs em 4 de julho, encaixando a última peça que faltava em um quebra-cabeças que os físicos chamam de Modelo Padrão da Física de Partículas. Esta teoria explica como as partículas interagem através das forças eletromagnética, nuclear fraca e nuclear forte, a fim de formar a matéria do universo. No entanto, até este ano, os pesquisadores não podiam explicar como as partículas envolvidas nessas interações adquiriam suas massas.

“A simples atribuição de massas às partículas fazia com que a teoria se tornasse matematicamente errática”, explica o correspondente  Adrian Cho da Science que escreveu sobre a descoberta para o artigo da Descoberta do Ano. “Dessa forma, as massas tinham que aparecer de alguma forma das interações das partículas originalmente sem massa. É aí que entra em cena o Higgs”.

Como explica Cho, os físicos presumem que o espaço é preenchido por um “Campo de Higgs”, similar a um campo elétrico¹. As partículas interagem com o Campo de Higgs para obter energia e — graças à famosa equivalência de massa e energia de Einstein — adquirem massa também. “Tal como um campo elétrico consiste de partículas chamadas fótons, o Campo de Higgs consiste de bósons de Higgs ocultos no vácuo”, explica ele. “Os físicos conseguiram agora estourá-los para fora do vácuo para uma breve existência”.

Porém essa vista do Bóson de Higgs não foi fácil de obter — nem custou barato. Milhares de pesquisadores trabalharam com um esmagador de átomos de 5,5 bilhões de dólares em um laboratório de física de partículas perto de Genebra, Suíça, chamado CERN, usando dois detectores de partículas gigantescos, chamados ATLAS e CMS, para detectar o bóson há muito procurado.

Ainda não está claro para onde esta descoberta conduzirá o campo da física de partículas no futuro, porém seu impacto na comunidade dos físicos neste ano é inegável, motivo pelo qual a Science declarou a detecção do bóson de Higgs a Descoberta do Ano em 2012. A edição especial do dia 21 de dezembro inclui três artigos escritos por pesquisadores do CERN, que ajudam a explicar como esse feito foi conseguido.

A lista de feitos científicos pioneiros de 2012 da Science é a seguinte:

O Genoma do Homídeo de Denisov:  Uma nova técnica que une moléculas especiais a cadeias singelas de DNA, permitiu aos pesquisadores sequenciar o genoma completo do Homídeo de Denisov a partir de apenas um fragmento de osso de um antigo dedo mínimo. O sequenciamento genômico permitiu aos pesquisadores comparar os Denisovanos — uma espécie arcaica de humanos muito semelhante aos Neandertals — com os humanos modernos. Também revelou que o osso de dedo pertenceu a uma menina de olhos castanhos, cabelos castanhos e pele escura que morreu na Sibéria entre 74.000 a 82.000 anos atrás.

Fabricação de Células Ovo a partir de Células Tronco: Pesquisadores japoneses demonstraram que células tronco embrionárias de camundongos podem ser levadas a se tornarem células ovo viáveis. Eles fecharam o caso quando as células, fertilizadas com esperma no laboratório, se desenvolveram em fetos de camundongos que nasceram de mães hospedeiras. O processo requer camundongos fêmeas para desenvolver os ovos em seus corpos por algum tempo, de forma que não foi atingido o principal objetivo dos cientistas: criar células ovo inteiramente no laboratório. Poré, fornece uma poderosa ferramenta para o estudo dos genes e outros fatores que influenciam a fertilidade e o desenvolvimento das células ovo.

Sistema de Pouso da “Curiosity”: Muito embora não fossem capazes de testar todo o sistema de pouso de seu rover sob condições marcianas, os engenheiros da missão do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, California, conseguiram colocar o Curiosity de maneira segura e precisa na superfície de Marte. O veículo de entrada com 3,3 toneladas do rover era pesado demais para um pouso tradicional, de forma que a equipe se inspirou em guindastes e helicópteros para criar um “guindaste aéreo” que levou pendurado o Curiosity, com as rodas desdobradas, na ponta de três cabos. O pouso sem problemas assegurou aos planejadores que a NASA pode algum dia pousar uma segunda missão próximo de um rover antigo para coletar as amostras que o rover tenha coletado e trazê-las de volta à Terra.

Laser de Raios-X Revela a Estrutura de uma Proteína: Pesquisadores empregaram um laser da raios-X, que brilha um bilhão de vezes mais forte do que uma fonte síncrotron tradicional, para descobrir a estrutura de uma enzima necessária para o parasita Trypanosoma brucei, a causa da doença do sono africana. O avanço demonstrou o potencial de lasers de raios-X para decifrar proteínas que as fontes tradicionais de raios-X não conseguem.

Engenharia de Precisão de Genomas: A revisão e deleção do DNA de organismos mais complexos sempre foi um processo de tentativa e erro. Porém, em 2012, uma nova ferramenta conhecida como TALENs, (acrônimo para “transcription activator-like effector nucleases”), deu aos pesquisadores a capacidade de alterar ou inativar genes específicos em peixes paulistinhas, sapos, gado e outros animais — até mesmo em células em pacientes com doenças. Esta tecnologia, junto com outras que estão emergindo, está se provando ser tão eficaz quanto (e mais barata do que) técnicas correntes que visam os genes e pode permitir aos pesquisadores controlar tarefas específicas para os genes e suas mutações, tanto em indivíduos saudáveis, quanto doentes.

Férmions de Majorana : A existência dos férmions de Majorana, partículas que (entre outras propriedades) agem como a própria antimatéria e se aniquilam entre si, tem sido debatida por mais de sete décadas. Este ano, uma equipe de físicos e químicos na Holanda conseguiu obter os primeiros indícios consistentes de que essa matéria exótica realmente existe, na forma de quase-partículas: grupos de elétrons que interagem entre si e se comportam como uma só partícula. A descoberta já fez com que sejam desenvolvidos esforços para incorporar os férmions de Majorana na computação quântica, já que os cientistas acham que os “qubits” feitos dessas partículas misteriosas podem ser mais eficientes para a armazenagem e processamento de dados do que os bits atualmente usados nos computadores digitais.

O Projeto ENCODE:  Um estudo que se estendeu por toda uma década, relatado este ano em mais de 30 artigos, revelou que o genoma humano é mais “funcional” do que os pesquisadores pensavam. Embora tão somente 2% do genoma sirva de código para proteínas reais, o projeto da Encyclopedia of DNA Elements (Enciclopédia de Elementos do DNA), ou ENCODE, indicou que cerca de 80% do genoma é ativo, ajudando a ligar ou desligar os genes, por exemplo. Estes novos detalhes devem auxiliar os pesquisadores a compreender as maneiras pelas quais os genes são controlados e esclarecer alguns dos riscos genéticos para doenças.

Interfaces Cérebro-Máquina: A mesma equipe que havia demonstrado antes como gravações (das atividades) neurais do cérebro poderiam ser usadas para movimentar um cursor em uma tela de computador, demonstrou em 2012 que pacientes humanos paralíticos podem movimentar um braço mecânico com suas mentes e realizar movimentos complexos em três dimensões. A tecnologia ainda é experimental — e extraordinariamente cara — porém os cientistas têm esperanças que algorítimos mais avançados possam melhorar essas próteses neurais para ajudar pacientes paralisados por derrames, lesões na espinha e outras condições mórbidas.

Ângulo de Mistura de Neutrinos: Centenas de pesquisadores que trabalham na Experiência com Neutrinos no Reator da Baía Daya, na China, relataram que o último parâmetro desconhecido de um modelo que descreve como as elusivas partículas, conhecidas como neutrinos, mudam de um “sabor” para outro, na medida em que se deslocam próximos da velocidade da luz. Os resultados mostram que neutrinos e anti-neutrinos possivelmente podem mudar de sabor de maneira diferente e sugerem que a física de neutrinos pode algum dia auxiliar os pesquisadores a explicar porque o universo tem tanta matéria e tão pouca antimatéria. Se os físicos não conseguirem identificar outras novas partículas além do bóson de Higgs, a física de neutrinos pode representar o futuro da física de partículas.

 

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 Nota do tradutor:

1 – Pelamordedeus!… Isso é um texto referendado pela AAAS! Comparar o campo escalar de Higgs com um campo vetorial eletromagnético é meio forte!

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