LHC – A Máquina do Fim do Mundo

‘LHC’ é a maior máquina já produzida na história da humanidade.
Cientistas poderão examinar partículas com riqueza de detalhes.

Três letras: www.

O primeiro servidor da web, a internet que hoje é parte inseparável de nossas vidas, começou a funcionar na fronteira da França com a Suíça, em 1989.

Agora, o Cern está a um passo de fazer história novamente. O motivo é um tubo circular de 27 quilômetros, a maior máquina já produzida na história da humanidade, batizada de LHC.

O físico inglês John Ellis, uma das grandes cabeças do Cern, faz uma comparação para explicar o que é o LHC: é como se fosse o maior microscópio já construído. Graças a ele, cientistas vão poder examinar partículas de matéria com uma riqueza de detalhes jamais vista.

“Mas ao mesmo tempo o LHC é como se fosse também o maior telescópio do mundo, porque a partir da análise das informações produzidas aqui, cientistas vão poder entender o que se passa nos locais mais distantes do universo”, diz Ellis.

O LHC é, na verdade, um acelerador de partículas, um gigantesco tubo onde pedacinhos de matéria serão postos para girar.

“São três trilhões de partículas dando 10 mil voltas por segundo durante vários e vários dias”, explica o físico Inácio Bediaga.

Você pisca o olho e essas partículas dão 10 mil voltas nos 27 quilômetros do tubo. E, de repente, acontece aquilo que os cientistas mais esperam: partículas se chocam e, com a violência do impacto, se desfazem.

Nesse instante, a matéria retorna ao estado original: volta a ser como era logo depois do Big Bang, a grande explosão que deu origem ao universo.

“Os cientistas se comportam como crianças curiosas que gostam de quebrar as coisas para descobrir o que tem dentro”, diz Ellis.

E quando isso acontecer, a partir desta semana, cientistas esperam a resposta definitiva para a grande pergunta: afinal, nós sabemos mesmo do que é feito o mundo e tudo o que existe? Em algum ponto os pedacinhos microscópicos de matéria param de se dividir?

Ellis diz que espera encontrar a peça que falta desse quebra-cabeças: a única partícula que ainda não foi detectada experimentalmente, chamada bóson de higgs. Se conseguirem descobri-la, a ciência pode comemorar: tudo o que entendemos da matéria do mundo até aqui está certo.

Responder a essas perguntas significa responder quem somos, significa entender qual é a nossa própria origem; e qual o nosso lugar no vasto universo em que vivemos. A ciência do muito pequeno nos leva ao muito grande, ao universo.

“É interessante notar que essa matéria que a gente encontra aí no meio do caminho é a mesmíssima matéria de que nós somos constituídos. Uma molécula de água tanto do seu corpo quanto uma molécula de água num rio. Nós temos um pouco de uma infinidade de elementos que são encontrados na natureza de um modo geral e, portanto, que mostram que nós somos parte exatamente desta natureza”, alerta o físico Alberto Santoro.

Fonte: G1

Parece que é desta vez que entrará em funcionamento o maior acelerador de partículas do mundo, o LHC – Large Hadron Collider ou em português, grande colisor de hadrões. Orçado em 4 bilhões de euros, é a maior máquina do planeta, com um perímetro de 27Km de extensão e com um total de 9300 magnetos supercondutores no seu interior. Nesta quarta-feira, a máquina do juízo final será finalmente ligada.

Não é somente o maior acelerador de partículas mas também um dos maiores sistemas criogénicos, em que a temperatura dos magnetos supercondutores será de aproximadamente 271 graus negativos, utilizando cerca de 10.080 toneladas de nitrogénio líquido e 60 toneladas de hélio líquido. No entanto, o LHC é também uma máquina de extremo calor, pois aquando da ocorrência da colisão de dois protões, será gerada uma quantidade de calor de cerca de 100.000 vezes a temperatura do núcleo do sol.

O LHC contará ainda com o maior sistema de detecção jamais construído. Terá que ser capaz de detectar e gravar cerca de 600 milhões de colisões de protões por segundo e medir o deslocamento de partículas e o tempo com uma precisão assombrosa. Para ter uma noção da resolução métrica e temporal, poderíamos dividir o metro em largos milhões e o segundo em largos bilhões, para igualar a capacidade do LHC.

Adicionalmente, um sistema desta magnitude terá que contar com a maior capacidade computacional jamais reunida. A quantidade de informação produzida por cada uma das grandes experiências efectuadas no LHC ocupará cerca de 100.000 DVDs de dupla camada por ano.

Entre muitas outras coisas, um dos principais objectivos do LHC é tentar explicar a origem da massa das partículas elementares. Para isso irá contar com aproximadamente 2 mil físicos de 35 países e dois laboratórios autónomos, o JINR (Joint Institute for Nuclear Research) e o CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire).

Alguns cientistas acreditam que este equipamento pode provocar uma catástrofe de dimensões cósmicas, como um buraco negro que acabaria por destruir a Terra. Inclusive está actualmente a decorrer um processo no tribunal do Hawaii que tenta impedir a experiência, até que hajam mais provas de que não existem riscos. Outros ainda acusam o CERN de não ter realizado os estudos suficientes de impacto ambiental. Outra teoria ainda é a de que poderia ocorrer a formação de strange quarks; possibilitando uma reacção em cadeia e geração de “matéria estranha”, que pode possuir a característica de converter a matéria ordinária em matéria estranha, gerando nova reacção em cadeia na qual todo o planeta seria transformado.

Apesar das alegações “catastróficas”, físicos teóricos de notável gabarito internacional como Stephen Hawking e Lisa Randall, além de vários outros físicos e engenheiros, afirmam que tais teorias são meramente absurdas e que as experiências foram meticulosamente estudadas e revistas, estando sob controle.

Entretanto, se um buraco negro fosse produzido dentro do LHC, ele teria um tamanho milhões de vezes menor que um grão de areia, e não viveria mais de 1×10^−27 segundos pois, por ser um buraco negro, emitiria radiação e evaporaria. Mas, supondo que mesmo assim ele continuasse estável, continuaria sendo inofensivo. Esse buraco negro teria sido criado à velocidade da luz (300 mil km/segundo) e em menos de 1 segundo ele atravessaria as paredes do LHC e se afastaria em direcção ao espaço. A única maneira de permanecer na terra seria se a sua velocidade fosse diminuída para 15 km por segundo. Supondo que isto ocorresse, ele iria para o centro do planeta, devido à gravidade, mas continuaria a não ser ameaçador. Para representar perigo, seria preciso que ele adquirisse massa, mas com o tamanho de um protão ele passaria pela terra sem tocar em nada (não parece, mas o mundo ultramicroscópico é quase todo formado por vazio), podendo encontrar um protão para somar à sua massa a cada 30 minutos a 200 horas. Para chegar a ter 1 miligrama, seria preciso mais tempo do que a idade actual do universo.

Informações adicionais e relatórios sobre a segurança do LHC tem obviamente sido produzidos e poderão ser consultados no CERN.

Qual é a sua opinião? Será esta a máquina do juízo final ou um dos mais fantásticos e dispendiosos projectos científicos?

Nesta quarta-feira (10), o maior acelerador de partículas do mundo entrará em operação. A um custo estimado em mais de 3 bilhões de euros, o LHC sondará as entranhas da matéria em busca das respostas que faltam para compreender vários dos mistérios do universo. E a idéia é fazer isso sem destruir o mundo no processo, a despeito de rumores em contrário.

Grosso modo, o LHC é uma espécie de “rodoanel” para prótons, as partículas que caracterizam os elementos existentes no universo. Um túnel circular de 27 km, localizado sob a fronteira entre a Suíça e a França, ele usará poderosíssimos ímãs, construídos com tecnologia de supercondutores, para acelerar feixes de partículas até 99,99% da velocidade da luz. Produzindo um feixe de prótons em cada direção, a idéia é colidi-los quando estiverem em máxima velocidade. O impacto é capaz de simular condições próximas às que existiram logo após o Big Bang, gerando um sem-número de partículas elementares.

A sigla LHC significa Grande Colisor de Hádrons, em inglês. Os hádrons são o nome genérico das partículas que são compostas por quarks, os componentes básicos dos prótons e nêutrons.

Uma forma simples de imaginá-lo é como uma imensa máquina de esmigalhar prótons, colidindo-os uns com os outros. Os caquinhos que emergirem das colisões são as partículas que os cientistas pretendem estudar. E uma, em especial, está na cartinha que todos os físicos do laboratório enviaram a Papai Noel neste ano: o bóson de Higgs.

O nome assusta, e o apelido mais ainda — ele é chamado popularmente como “a partícula de Deus”. Mas, por que, afinal, o bóson de Higgs é tão especial?

Existe uma teoria muito querida pelos físicos de partículas, chamada de modelo padrão. Ela é basicamente uma lista de todas as peças — ou seja, todas as partículas — usadas na confecção de um universo como o nosso. Ela explica como os prótons e os nêutrons são feitos de quarks, e como os elétrons fazem parte de um grupo de partículas chamado de léptons, em que também se incluem os neutrinos, partículas minúsculas de carga neutra. O modelo padrão também explica como funcionam as partículas portadoras de força (como o glúon, responsável por manter estáveis os núcleos atômicos, ou o fóton, que compõe a radiação eletromagnética, popularmente conhecida como luz).

Mas para todo esse imenso “lego” científico funcionar corretamente, os físicos prevêem a existência de uma partícula que explicaria como todas as outras adquirem sua massa. É onde entra o bóson de Higgs. Infelizmente, até agora os cientistas não encontraram nenhum sinal concreto de sua existência. Por maior que fossem os aceleradores de partículas, o Higgs continuava ocultando sua existência. Agora, com a nova jóia da ciência européia, ele não terá mais onde se esconder.

Com uma potência nunca antes vista num acelerador, o LHC quase com certeza encontrará o bóson de Higgs. Ou coisa que o valha.

“Ninguém duvida que a idéia que está por trás do bóson de Higgs esteja correta”, afirma Adriano Natale, físico da Unesp (Universidade Estadual Paulista). “Se o bóson de Higgs, exatamente como foi proposto, não for encontrado, aparecerão outros sinais — partículas — que indicarão o novo caminho a ser seguido. Podemos não achar o bóson de Higgs, mas, seja qual for a física que está por trás, algo vai aparecer, e este algo pode até levar a uma nova revolução na física.”

Aliás, a física bem que anda precisando de uma “nova revolução”.

Em busca da unificação

Hoje, o entendimento do mundo físico se assenta sobre dois pilares. De um lado, há a física quântica, base para todo o modelo padrão da física de partículas. De outro lado, há a teoria da relatividade geral, que explica como funciona a gravidade.

Até aí, tudo certo. Temos duas teorias, cada uma regendo seu próprio domínio de ação, e ambas funcionam muito bem, obrigado, na hora de prever os fenômenos. Qual é o problema? O dilema surge porque há circunstâncias muito especiais no universo que exigem o uso das duas teorias ao mesmo tempo. Aliás, o próprio nascimento do cosmo só pode ser explicado juntando as duas teorias. E aí é que a porca torce o rabo: as equações da relatividade e da física quântica não fazem sentidos, quando usadas juntas para resolver um problema. Começam a aparecer cálculos insolúveis e resultados infinitos — sintomas de que há algo muito errado em uma das duas teorias, ou até em ambas.

Por isso, os cientistas têm uma esperança muito grande de que exista uma teoria maior, mais poderosa, que incluísse tanto o modelo padrão como a relatividade num único conjunto coeso de equações. Só essa nova teoria “de tudo” poderia realmente acabar com os mistérios remanescentes no universo.

A badalada hipótese das supercordas — que prevê que as partículas elementares na verdade seriam cordas estupidamente minúsculas vibrando num espaço com dez dimensões — é hoje a principal candidata a assumir essa função de teoria de tudo.

Só que, até o momento, seus defensores não conseguiram apresentar nenhuma evidência real de que essa maluquice de supercordas e dimensões extra realmente exista. Suas esperanças estarão agora depositadas no LHC. É possível — mas não muito provável — que ele atinja um nível de energia suficiente para revelar a existência de novas dimensões, além das três que costumamos vivenciar no cotidiano.

E, ainda que não chegue lá, o LHC tem boas chances de produzir objetos que emergem diretamente da interação entre a gravidade e o mundo quântico, como miniburacos negros. “Esses possíveis objetos transcendem a relatividade real. Suas propriedades podem dar informações seobre regimes em que a relatividade geral não é mais válida, como, por exemplo, o regime da gravitação quântica”, diz Alberto Saa, pesquisador da Unicamp (Universidade Estadual de Campinas).

O acelerador do medo

Ei, mas peraí. Miniburacos negros? Mas os buracos negros não são aqueles objetos terríveis que existem nas profundezas do espaço, engolindo tudo que está ao seu redor, até mesmo a luz? Será que é uma boa idéia criar um miniburaco negro no subsolo terrestre?

A imensa maioria dos físicos diz que não haverá perigo algum. “Esses possíveis buracos negros são microscópicos”, diz Saa. “Uma vez criados, seriam quase imediatamente destruídos, espalhando diversas partículas com padrões muito peculiares. A imagem do buraco negro faminto, devorando impiedosamente tudo ao seu redor, se aplica apenas aos buracos negros astrofísicos, nunca a buracos negros microscópicos.”

Embora os miniburacos negros pareçam ser inofensivos, há uma outra hipótese um pouco mais ameaçadora.

Os vilões dessa vez são chamados de “strangelets”. Seriam partículas de um tipo exótico de matéria que não existe normalmente. O problema é que a teoria diz que, se um strangelet conseguisse tocar o núcleo de um átomo convencional, o átomo seria convertido em strangelet. Ou seja, se o LHC produzir strangelets, alguns físicos dizem que eles poderiam interagir com a matéria normal da Terra e iniciar uma reação em cadeia que consumiria o planeta inteiro.

Muitos e muitos estudos dizem que isso não vai acontecer. Mas como decidir o que fazer, se o risco, embora baixíssimo, envolve a destruição da Terra? Sir Martin Rees, o astrônomo real britânico, escreveu um livro inteiro (“Hora Final”, ou “Our Final Hour”, no original) para alertar sobre experimentos como esse, que, embora com uma probabilidade muito baixa, têm chance de causar resultados catastróficos.

Por isso, há quem esteja muito preocupado. Mas a verdade é que o universo produz eventos muito mais agressivos que o LHC, com supernovas, buracos negros e tudo mais, e ainda estamos aqui para estudá-los e compreendê-los.

A dúvida sobre os perigos do LHC não durará muito. Nesta quarta, ele receberá seu primeiro feixe de prótons. Em breve, serão iniciadas as primeiras colisões com objetivos científicos. E aí, ou os rumores sobre a destruição do mundo se mostrarão completamente infundados, ou ninguém estará aqui para dizer que tinha razão.

Por um punhado de euros

Descartando quaisquer riscos, os cientistas envolvidos com o LHC estão empolgadíssimos. Não é todo dia que se consegue convencer o mundo a investir mais de 3 bilhões de euros em pesquisa básica.

“Esta é uma colaboração internacional a um nível que não temos nas demais atividades humanas”, diz Adriano Natale. “Uma congregação de países e pessoas para a qual é muito difícil atribuir um valor, mas se formos totalmente calculistas, nós temos de contabilizar todo o desenvolvimento tecnológico realizado no Cern, o laboratório que gere o LHC. Temos grandes supercondutores, temos computação sendo desenvolvida para a análise dos resultados etc. O desenvolvimento em computação que o LHC vai gerar certamente irá impactar no desenvolvimento mundial no futuro próximo. E o valor é pequeno, se consideramos o que está sendo gasto em armamentos e em guerras.”

Fonte: G1