O Grande Colisor de Hádrons está prestes a atingir níveis de energia sem precedentes

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O LHC em 2018. (Créditos: Maximilien Brice/Julien Marius Ordan/CERN)

Traduzido por Julio Batista
Original de Pierre Celerier (AFP) para o ScienceAlert

Dez anos depois de descobrir o bóson de Higgs, o Grande Colisor de Hádrons (LHC, na sigla em inglês) está prestes a começar a colidir prótons em níveis de energia sem precedentes em sua busca para revelar mais segredos sobre como o universo funciona.

O maior e mais poderoso colisor de partículas do mundo voltou a funcionar em abril, após uma pausa de três anos para atualizações em preparação para sua terceira operação.

A partir de terça-feira, ele funcionará ininterruptamente por quase quatro anos com uma energia recorde de 13,6 trilhões de elétron-volts, anunciou a Organização Europeia para Pesquisa Nuclear (CERN) em uma coletiva de imprensa na semana passada.

Ele enviará dois feixes de prótons – partículas no núcleo de um átomo – em direções opostas quase à velocidade da luz em torno de um anel de 27 quilômetros enterrado 100 metros abaixo da fronteira suíço-francesa.

As colisões resultantes serão registradas e analisadas por milhares de cientistas como parte de uma série de experimentos, incluindo ATLAS, CMS, ALICE e LHCb, que usarão o poder aprimorado para investigar a matéria escura, a energia escura e outros mistérios fundamentais.

1,6 bilhão de colisões por segundo

“Nosso objetivo é fornecer 1,6 bilhão de colisões próton-próton por segundo” para os experimentos ATLAS e CMS, disse o diretor de aceleradores e tecnologia da CERN, Mike Lamont.

Desta vez, os feixes de prótons serão reduzidos para menos de 10 mícrons – um cabelo humano tem cerca de 70 mícrons de espessura – para aumentar a taxa de colisão, acrescentou.

A nova taxa de energia permitirá que eles investiguem ainda mais o bóson de Higgs, que o Grande Colisor de Hádrons observou pela primeira vez em 4 de julho de 2012.

A descoberta revolucionou a física em parte porque o bóson se encaixava no Modelo Padrão – a teoria dominante de todas as partículas fundamentais que compõem a matéria e as forças que as governam.

No entanto, várias descobertas recentes levantaram questões sobre o Modelo Padrão, e o colisor recém-atualizado examinará o bóson de Higgs com mais profundidade.

“O bóson de Higgs está relacionado a algumas das questões abertas mais profundas da física fundamental hoje”, disse a diretora-geral do CERN, Fabiola Gianotti, que anunciou a descoberta do bóson há uma década.

Comparado com a primeira operação do colisor que descobriu o bóson, desta vez haverá 20 vezes mais colisões.

“Este é um aumento significativo, abrindo caminho para novas descobertas”, disse Lamont.

Joachim Mnich, chefe de pesquisa e computação da CERN, disse que ainda há muito mais a aprender sobre o bóson.

“O bóson de Higgs é realmente uma partícula fundamental ou é um composto?”, perguntou ele.

“É a única partícula semelhante a de Higgs que existe – ou existem outras?”

‘Nova temporada de física’

Experimentos anteriores determinaram a massa do bóson de Higgs, bem como mais de 60 partículas compostas previstas pelo Modelo Padrão, como o tetraquark.

Mas Gian Giudice, chefe do departamento de física teórica do CERN, disse que observar partículas é apenas parte do trabalho.

“A física de partículas não quer simplesmente entender o como – nosso objetivo é entender o porquê”, disse ele.

Entre os nove experimentos do Grande Colisor de Hádrons está o ALICE, que investiga a matéria que existiu nos primeiros 10 microssegundos após o Big Bang, e o LHCf, que usa as colisões para simular os raios cósmicos.

Após essa execução, o colisor voltará em 2029 com um LHC de alta luminosidade, aumentando o número de eventos detectáveis ​​por um fator de 10.

Além disso, os cientistas estão planejando um Colisor Circular do Futuro – um anel de 100 quilômetros que visa atingir energias de 100 trilhões de elétron-volts.

Mas, por enquanto, os físicos aguardam ansiosamente os resultados da terceira operação do Grande Colisor de Hádrons.

“Uma nova temporada de física está começando”, disse a CERN.

© Agence France-Presse