Na Prática: Qual é o futuro da física experimental?

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Sneha Malde trabalha no experimento LHCb: "Eu penso que existe muito trabalho interessante que pode ser feito nos próximos 20 anos... Eu gostaria de realmente ajudar a levar as coisas adiante." (Imagem: Maximilien Brice/CERN)

Publicado no CERN

Em 2012, a descoberta do bóson de Higgs foi notícia de primeira página do mundo todo. Então, o que vem acontecendo no CERN e no Large Hadron Collider (LHC) desde então?
A realidade é que o cientistas, engenheiros e técnicos do CERN estão trabalhando mais do que nunca para entregar performances impressionantes dos aceleradores, detectores, e da infraestrutura. Físicos experimentais estão ocupados analisando a grande quantidade de dados armazenados durante a primeira e segunda experiência do LHC. Pequenas descobertas estão sendo feitas diariamente.

“Em termos de ciência é o que é e talvez estejamos olhando para o lugar errado. Talvez nós devêssemos fazer outra coisa,” explica Sneha Malde, uma pesquisadora que trabalha em um dos experimentos do LHC, LHCb. “Mas eu espero… Eu tenho um forte sentimento que nós encontraremos algo. Estou bastante animada com a perspectiva do que a física de partículas pode fazer em 20 anos ou até mesmo 10 anos a partir de agora.”

HL-LHC

Com tais movimentos incrementais, como o CERN pode capturar a atenção do mundo? Atenção que é crucial desde já que, sem o interesse e excitação do público, pode ser um desafio para os projetos futuros receberem financiamento público.

Sem uma manchete de primeira página, poderá significar o fim da física experimental e das carreiras dos próprios físicos experimentais?

Além da Descoberta

Nadjieh Jafari trabalha com a física do quark top – uma partícula elementar e um constituinte fundamental da matéria. Desde quando o quark top foi encontrado há mais de vinte anos atrás, o trabalho de Nadjieh prova que a descoberta, particularmente uma descoberta que da suporte a uma teoria científica específica, não marca o fim de uma área da física.

Isto é algo que os físicos do CERN atualmente sabem bem, assim como o trabalho sobre o bóson de Higgs não parou nenhuma vez desde que foi mostrado a existência. Muitos ainda trabalham nisso todos os dias, tentando obter sempre uma visão mais profunda de suas propriedades. De fato, para eles, a descoberta foi apenas o começo.

Se apenas uma dessas propriedades não corresponder com a predição do Modelo Padrão, então abre um mundo inteiro de uma nova física, potenciais novas teorias e possivelmente novas partículas para serem descobertas. Infelizmente, até agora o bóson tem teimosamente se ajustado a cada parâmetro único que os físicos esperavam dele – aparentemente suas previsões eram muito boas.

Siegfried Fortsch não acredita que isto seja um problema. Ele compara físicos a exploradores antigos; partindo em busca de novos mundos esperando encontrar uma coisa, mas descobrindo, muitos anos depois, que eles fizeram uma descoberta ainda maior do que se pensava originalmente.

“Experimentalistas são como marinheiros que acompanharam Christóvão Colombo. Eles queriam encontrar a Índia, mas nós sabemos que eles não a descobriram, eles descobriram algo completamente diferente,” diz Siegfried Fortsch (Imagem: Sophia Bennett/CERN)

“Daqui a um século, a maior parte do que nós estamos construindo será parte de uma tecnologia do dia-a-dia. Quando descobrimos o elétron um século atrás, quem poderia imaginar que nossas vidas se tornariam muito melhores por causa dessa descoberta, com a eletricidade? Poderá ser também o caso das partículas que estamos descobrindo agora. Eu ficaria excitado para ver isso, mas eu não estarei mais aqui,” acrescenta Jafari.

“Quanto mais sabemos do LHC, mais nítidas nossas ideias se tornam.” – Nadjieh Jafari, físico no experimento CMS

De onde a nova física virá?

“Nos olhamos para os lugares fáceis,” explica Jamie Boyd, coordenador do programa LHC. “Mas agora nós precisamos olhar para lugares mais difíceis. É por isso que você fala sobre o próximo projeto, se eles pensam que não há nada mais interessante no LHC precisamos ir para energias mais elevadas.”

CERN tem planos a longo prazo para continuar o trabalho do LHC. Da manutenção que está sendo feita atualmente, durante a paragem técnica de fim de ano prolongado (EYETS), que funciona desde agora até a primavera de 2017, para o upgrade mais substancial do LHC com o projeto aprovado High Luminosity LHC (HL-LHC).

O High-Luminosity LHC, que deverá estar operacional até 2025, permitirá estudos precisos das novas partículas observadas no LHC e permitirá físicos observarem os raros processos que são inacessíveis para o atual nível de sensibilidade do LHC. Mas mesmo além do HL-LHC, muitos projetos e experimentos ambiciosos estão sendo imaginados. No momento, vários estudos de pesquisa e desenvolvimento estão em andamento, incluindo o Compact Linear Collider (CLIC) e o Future Circular Collider Study (FCC).

“É super interessante, mas é desafiador construir e desafiar para financiar,” explica Boyd. “Mas decisões sobre projetos futuros, como o FCC, provavelmente dependerão do que estamos vendo no LHC. O final de 2018 será o momento. Se nós não tivermos visto novas partículas, então ele nos dirá algo sobre como estamos procurando coisas. Agora está muito cedo para dizer.”

Novos estudos que ultrapassam os limites da tecnologia e olham para frente, e o potencial energético e o nível luminoso que podemos alcançar, inflama a excitação entre os pesquisadores, engenheiros e técnicos para um próximo estágio de experimentos, e o futuro.

Se o futuro da física de partículas está em energias e luminosidades mais elevadas, algo mais ou até mesmo completamente não pensado em experimentos, ainda há muito mais descobertas a fazer – o futuro é definitivamente brilhante.

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