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Energia

Primeiro bang marca início da fase científica do LHC

Redação do Site Inovação Tecnológica - 31/03/2010

Máquina do Big Bang começa a funcionar
A primeira colisão marca o tão esperado início do programa de pesquisas do Grande Colisor de Hádrons, o LHC, o maior experimento científico da história.
[Imagem: Cern]

Máquina do Big Bang

Feixes de partículas colidiram no LHC às 13:06, horário local, com uma energia de 7 teraelétron-Volts (TeV).

A colisão marca o tão esperado início do programa de pesquisas do Grande Colisor de Hádrons, que é o maior experimento científico da história. É o primeiro "bang" da chamada "Máquina do Big Bang."

Físicos do mundo todo estão à espera de uma rica colheita de uma nova física que o LHC começa a inaugurar ao usar uma energia três vezes e meia maior do que a alcançada antes em um acelerador de partículas.

"É um grande dia para ser um físico de partículas", disse o director-geral do CERN, Rolf Heuer. "Muita gente esperou muito tempo por este momento, mas a paciência e a dedicação estão começando a pagar dividendos."

Fronteiras da física

"Com essas energias de colisão recordes, os experimentos do LHC estão nos levando rumo a uma vasta região inexplorada, e agora começou a caçada pela matéria escura, novas forças, novas dimensões e do bóson de Higgs", disse o porta-voz da colaboração ATLAS, Fabiola Gianotti.

"Nós todos estamos impressionados com a forma como o LHC tem-se comportado até agora," disse Guido Tonelli, porta-voz do experimento CMS, "e é particularmente gratificante ver como os nossos detectores de partículas estão funcionando, enquanto as nossas equipes de física em todo o mundo já estão analisando os dados. Iremos estudar brevemente alguns dos principais enigmas da física moderna, como a origem da massa, a grande unificação das forças e da presença abundante da matéria escura no universo. Espero momentos muito emocionantes pela frente."

"Este é o momento que estávamos esperando e para o qual nos preparamos," disse o porta-voz do detector ALICE, Jürgen Schukraft. "Estamos muito ansiosos com o resultado das colisões de prótons e, mais para o fim do ano, das colisões de íons de chumbo, para nos dar novos insights sobre a natureza da interação forte e da evolução da matéria no início do Universo."

"O LHCb está pronto para fazer física," disse o porta-voz deste experimento, Andrei Golutvin, "Nós temos um grande programa de pesquisa pela frente, para explorar a natureza da assimetria matéria-antimatéria mais profundamente do que jamais foi feito antes."

Bóson de Higgs

Máquina do Big Bang começa a funcionar
O LHC é conhecido como a Máquina do Big Bang porque tentará recriar as condições existentes frações de segundo depois do Big Bang. Este é o detector Atlas, um dos vários experimentos científicos que coletam os dados das colisões de partículas.
[Imagem: Cern]

O LHC deverá funcionar continuamente por um período de 18 a 24 meses, com o objetivo de fornecer dados suficientes para que os cientistas dos diversos experimentos tenham material para avançar em suas áreas.

Tão logo eles tenham "re-descoberto" o conhecido Modelo Padrão da física de partículas, uma base necessária para procurar por uma nova física, as experiências do LHC começarão a busca sistemática pelo bóson de Higgs, a elusiva partícula que pode explicar como a energia subjacente se estrutura para dar massa à matéria - veja mais em A matéria é resultado de flutuações do vácuo quântico.

Com a quantidade de dados esperados, a análise combinada dos detectores ATLAS e CMS será capaz de explorar uma ampla gama de massas, e há uma chance de descoberta ainda que o bóson de Higgs tenha uma massa perto de 160 GeV.

Se ele for muito leve ou muito pesado, será mais difícil encontrá-lo nesta primeira rodada de colisões do LHC.

Supersimetria

Para o estudo da supersimetria, o ATLAS e o CMS terão dados suficientes para duplicar a sensibilidade dos instrumentos atuais, quase certamente devendo chegar a novas descobertas.

Os experimentos atuais são sensíveis a algumas partículas supersimétricas com massas de até 400 GeV.

Um "femtobarn inverso" do LHC eleva o intervalo para a descoberta de partículas supersimétricas para 800 GeV - barn é uma medida de área da seção transversal do processo de espalhamento pós-colisão.

"O LHC tem uma possibilidade real de, nos próximos dois anos, descobrir partículas supersimétricas," explicou Heuer, "e possivelmente dando insights sobre a composição de cerca de um quarto do Universo."

Novas dimensões

Mesmo na ponta mais exótica das possibilidades de descobertas do LHC, esta primeira rodada de colisões duplica o alcance atual da ciência.

Os experimentos do LHC são sensíveis a novas partículas maciças, indicando a presença de dimensões extras até massas de 2 TeV, quando hoje só é possível atingir cerca de 1 TeV.

"Mais de 2.000 estudantes estão aguardando ansiosamente os dados dos experimentos do LHC", disse Heuer. "Eles formam um grupo privilegiado, criado para produzir as primeiras teses na fronteira desta nova física de alta energia."

Paradas programadas do LHC

Máquina do Big Bang começa a funcionar
Detector CMS, um dos quatro grandes detectores do LHC, conhecido como a Máquina do Big Bang.
[Imagem: Cern]

Após esta rodada inicial, o LHC será desligado para uma manutenção de rotina e para completar os trabalhos de reparos e consolidação necessários para atingir a energia para a qual o LHC foi projetado, de 14 TeV.

Este trabalho será uma sequência das medidas tomadas após o incidente de 19 de setembro de 2008.

Tradicionalmente, o CERN tem operado seus aceleradores de partículas em um ciclo anual, com colisões sendo realizadas durante sete a oito meses, com uma parada de quatro a cinco meses a cada ano.

Mas, sendo uma máquina criogênica, funcionando em temperaturas muito baixas, o LHC demora cerca de um mês para retornar à temperatura ambiente e depois mais um mês para esfriar novamente antes de reentrar em operação.

Por isto o CERN decidiu adotar um ciclo mais longo, com longos períodos de operação seguidos por períodos mais longos de desligamento, quando necessário.

"Dois anos de funcionamento contínuo é uma tarefa difícil tanto para os operadores quanto para os experimentos do LHC, mas valerá o esforço," disse Heuer. "Começando com uma rodada longa e concentrando os preparativos para as colisões de 14 TeV em uma única parada única, nós estamos aumentando o tempo global de funcionamento ao longo dos próximos três anos, recuperando o tempo que perdemos e dando aos experimentos a chance de registrarem suas marcas."







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