Cern simula Big Bang e inicia “nova era da Física”

Cientista observa a colisão no CMS, um dos grandes detectores do LHC. Keystone

O Centro Europeu de Pesquisa Nuclear (Cern), em Genebra, realizou nesta terça-feira (30/3), uma colisão de partículas para tentar reproduzir as condições existentes na origem do universo.

Dois feixes de prótons circulando em direção oposta no túnel de 27 quilômetros do Grande Colisor de Hádrons (LHC), cada qual com energia de 3,5 tera elétrons-volts (TeV), colidiram e liberaram uma energia total de 7 TeV.

“É um grande dia para ser um físico de partículas”, disse o diretor-geral do Cern, Rolf Heuer. “Muita gente esperou muito tempo por este momento, mas sua paciência e dedicação começa a dar dividendos”.

A primeira tentativa de colisão teve de ser adiada por algumas horas. Os pesquisadores perderam os feixes de prótons disparados através do LHC por causa de um problema elétrico, disse o diretor do grupo de aceleração do Cern, Steve Myers.

Jamais havia sido feito um experimento científico com tanta energia. Milhares de físicos do mundo inteiro esperaram ansiosamente por este momento. Às 13h6 (horário europeu), eles puderam comemorar o “início de uma nova era da Física de partículas”, como disse um pesquisador do Cern.

A colisão, transmitida via internet pelo próprio Cern, não foi nada fácil. “Pode-se imaginar a colisão como o choque frontal de duas agulhas no meio do Oceano Atlântico”, disse Myers.

As horas que antecederam a colisão foram de expectativa e tensão no centro de controle do Cern. Os cientistas e jornalistas presentes em Genebra não largavam os olhos dos painéis de controle.

Uma das principais metas do experimento é encontrar a chamada partícula de Higgs. Esta partícula até agora existente apenas na teoria “é o mecanismo que procuramos e que dá massa às partículas elementares”, explicou o diretor do Cern, Rolf-Dieter Heuer.

Peter Higgs, da University Edinburgh, previu a existência desta partícula há mais de 40 anos. Até agora aparentemente a energia dos aceleradores existentes era insuficiente para gerar a partícula de Higgs – se é que ela existe.

Segundo o Cern, devido à concentração da energia em um ponto, a colisão no LHC faz com que surjam miríades de partículas secundárias, conforme a famosa relação energia-massa descrita por Albert Einstein e cujas características os pesquisadores do Cern querem estudar na fase de medição seguinte.

Só assim os cientistas podem realmente descobrir o que aconteceu na colisão de partículas. Os fragmentos foram registrados em quatro detectores gigantes (CMS, Atlas, LHCb e Alice), instalados no subsolo, cada qual próximo a um ponto de colisão. Os pesquisadores aplaudiram quando os paineis de controle dos detectores mostraram a colisão.

Próximos passos

O LHC foi ativado em 10 de setembro de 2008, mas sofreu uma grave pane em seu sistema de refrigeração nove dias depois de entrar em funcionamento. O conserto demorou 14 meses custou 27 milhões de euros.

Em novembro de 2009, os pesquisadores conseguiram reativar a máquina. Em meados de março, pela primeira vez um feixe de partículas foi acelerado a 3,5 TeV. Com a colisão de 7 TeV, o Cern superou em mais de três vezes seu principal concorrente, o Fermilab, em Chicago (EUA).

A primeira tentativa de bater o recorde falhou na manhã desta terça-feira. O sistema de segurança do acelerador foi ativado por uma falha elétrica. Por isso, as partículas foram automaticamente retiradas do anel de aceleração – e a teve de ser reativada. E daí deu certo.

O pesquisadores pretendem manter o LHC – um projeto de cerca de 4 bilhões de euros – em funcionamento ininterrupto nos próximos 18 a 24 meses. Depois disso, haverá uma “pausa técnica” de oito a dez meses.

Nesse período, o LHC será reestruturado para poder operar com a energia máxima de 14 TeV. Com isso, serão atingidas as condições que existiram frações de segundos após a explosão que deu origem ao universo há 13,7 bilhões de anos.

Os físicos não querem apenas descobrir partícula de Higgs. Nos próximos anos, outras partículas desconhecidas serão pesquisadas. No Cern eles procuram respostas também a várias outras questões ainda não respondidas de forma satisfatória.

Ainda não está claro, por exemplo, porque existe matéria no universo e não antimatéria, embora ambas tenham sido geradas no Big Bang. Por que existem apenas quatro forças naturais? E de que é formada a matéria escura, que constitui a maior parte do universo, mas não pode ser detectada pelos telescópios mais potentes?

“O LHCb está pronto para a Física”, disse o porta-voz da equipe do experimento, Andrei Golutvin. “Temos um grande programa de pesquisa à nossa frente para explorar mais profundamente a natureza da assimetria matéria-antimatéria.”

Geraldo Hoffmann, swissinfo.ch

LHC

O LHC (Large Hadron Collider) é um túnel de 27 km de comprimento, situado a 100 m de profundidade, na fronteira da Suíça com a França.

Os cabos utilizados no LHC totalizam uma distância equivalente a 10 vezes a distância entre a Terra e o Sol.

No LHC, os prótons giram a mais de 99% da velocidade da luz. Esses prótons são extraídos do hidrogênio. Mesmo com essas velocidades, a máquina levaria um milhão de anos para “queimar” um grama de hidrogênio.

A colisão prevista na “máquina do Big Bang” gera temperaturas que podem chegar a bilhões de graus. Em uma fração de segundos, um ponto minúsculo pode ser mais quente do que uma galáxia.