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Após dois anos em manutenção, maior e mais poderoso acelerador de partículas do mundo volta a funcionar

O LHC está agora com o dobro de capacidade. As mudanças vão permitir experiências nunca realizadas, que podem revelar importantes pistas sobre as leis que regem a formação da matéria

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postado em 22/03/2015 06:00 / atualizado em 22/03/2015 09:06

Roberta Machado /

Denis Balibous/Reuters
Brasília – Depois de dois anos em manutenção, o maior e mais poderoso acelerador de partículas do mundo volta a funcionar neste mês. O Grande Colisor de Hádrons (LHC, na sigla em inglês) é o instrumento que possibilitou a descoberta do bóson de Higgs em 2012 e, depois de uma série de adaptações, está pronto para uma nova fase de experimentos ainda mais ousados. A reforma vai possibilitar colisões em uma energia de 13 trilhões de eletrovolts, quase o dobro da capacidade que o equipamento tinha antes. As mudanças vão permitir experiências nunca realizadas, que podem revelar importantes pistas sobre as leis que regem a formação da matéria.


Em uma entrevista recente, na sede do Centro Europeu para a Pesquisa Nuclear (Cern, na sigla em francês), em Genebra, Rolf Heuer, o diretor-geral da organização, classificou esta como uma “nova era para a física”. “Quando o LHC for ligado novamente, estaremos em um território inexplorado”, ressaltou. “Posso garantir que teremos resultados fantásticos. Que tipo de descobertas faremos, eu não sei. Mas o principal é que estamos fazendo boa física, e fazendo progresso.”


Depois da histórica confirmação do bóson de Higgs – uma partícula essencial para a formação da matéria, buscada durante décadas pela ciência –, o acelerador circular de 27 quilômetros foi desligado para uma bateria de reparos que serão concluídos nos próximos dias. Os detectores do equipamento foram testados no último fim de semana, e os primeiros raios de prótons devem começar a circular a partir de amanhã, quando começa um lento processo de adaptação: o equipamento deve alcançar sua capacidade plena apenas no fim de maio. “Não é como uma geladeira, que se liga e desliga. É uma máquina que foi iniciada há seis meses, num processo lento e seguro. Não posso dizer quando passaremos de ‘desligado’ para ‘ligado’”, disse Frederick Bordry, diretor de Tecnologia do Cern.

Novas partículas O LHC servirá como instrumento para milhares de cientistas de todo o mundo, fornecendo dados para inúmeras linhas de pesquisa. A maioria desses trabalhos, no entanto, investiga diferentes aspectos de uma única e complexa pergunta: do que o universo é feito? Estima-se que 95% de tudo o que existe seja composto de matéria e energia escuras, denominação dada a uma classe de partículas que nunca foram observadas e que ainda são pouco compreendidas pela ciência.


Os novos experimentos vão gerar cerca de cinco vezes mais dados do que as colisões já feitas e devem ajudar também os cientistas a compreenderem melhor como o bóson de Higgs funciona. Proposta há mais de 50 anos, a partícula é a manifestação de um campo invisível que determina a massa dos diferentes elementos. É esse fenômeno que separa, por exemplo, os elementos pesados e a luz e é também a peça final do quebra-cabeça do modelo científico que descreve a matéria.


Os pesquisadores, contudo, acreditam que possa haver outras partículas semelhantes que expliquem como as forças fundamentais do Universo funcionam em conjunto para formar a matéria, numa dinâmica ideal chamada pelos cientistas de teoria supersimétrica. “Estamos tentando compreender os blocos que formam a natureza. Temos um excelente modelo, mas sabemos que algumas energias desse modelo padrão não se completam”, explicou Dave Charlton, porta-voz do experimento Atlas, que permitiu a comprovação da existência do bóson.
As colisões realizadas no novo sistema, esperam os cientistas, revelarão quais são essas partículas desconhecidas e como elas se comportam. “O segredo é o aumento de energia. Quando se faz isso, você basicamente abre possibilidades para estados da matéria que nunca foram detectados antes. É isso que causa a empolgação”, animou-se Tiziano Camporesi, pesquisador do Cern. Os resultados dos primeiros grandes experimentos podem ser divulgados a partir do fim deste ano.

Segurança O megalaboratório do Cern é formado por uma sucessão de máquinas encarregadas de acelerar raios de partículas de forma crescente, sempre aumentando a energia antes de transferi-la para a próxima etapa do experimento. O LHC é a fase final desse processo, na qual dois raios viajam em direções opostas, em uma velocidade próxima à da luz, dentro de tubos onde não há nada além do vácuo. Os feixes são guiados por ímãs muito poderosos, causando várias colisões por segundo. O choque altamente controlado procura recriar algumas das condições presentes no big bang e revelar que tipos de partículas existiam previamente à formação da matéria.


Antes da primeira rodada de experimentos do LHC, houve especulações de que o poder do acelerador de partículas pudesse causar algum incidente de escala mundial, mas nenhum buraco negro ou qualquer outro fenômeno destrutivo foi detectado em três anos de funcionamento. O aumento substancial da energia liberada no acelerador, de acordo com a organização responsável pelo funcionamento, também não é motivo para preocupações. O Cern ressaltou que todas as medidas de segurança foram tomadas para garantir que não haja acidentes.


Parte dos ímãs do equipamento foram substituídos, os eletrônicos foram reforçados contra os efeitos da radiação e mais de 10 mil conexões foram refeitas para garantir a segurança dos próximos experimentos – quando unidos, os novos raios gerados pelo acelerador de partículas são potentes o suficiente para derreter uma tonelada de cobre. Mais de 400 mil testes foram realizados em dois anos de adaptações.


Ao longo dos últimos meses, o sistema tem sido gradualmente “treinado” para suportar a alta carga de energia que vai circular nos próximos três anos. Até maio, o acelerador deve ser capaz de realizar uma colisão a cada 25 nanossegundos, o dobro da configuração antiga. Os quatro sensores do LHC também passaram por um pesado programa de manutenção para acompanhar o novo ritmo do acelerador, e o sistema ganhou mais 100 milhões de gigabytes extras de espaço para armazenar esses dados.

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