O Large Hadron Collider (LHC) é uma maravilha da física moderna de partículas que permitiu que os pesquisadores explorassem as profundezas da realidade. Suas origens remontam a 1977, quando Sir John Adams, ex-diretor da Organização Européia de Pesquisa Nuclear (CERN), sugeriu a construção de um túnel subterrâneo que pudesse acomodar um acelerador de partículas capaz de atingir extraordinariamente altas energias, de acordo com um Documento de história de 2015 do físico Thomas Schörner-Sadenius.
O projeto foi oficialmente aprovado vinte anos depois, em 1997, e a construção começou em um anel de 27 quilômetros que passava sob a fronteira franco-suíça, capaz de acelerar partículas até 99,99% da velocidade da luz e esmagá-las. juntos. Dentro do anel, 9.300 ímãs guiam pacotes de partículas carregadas em duas direções opostas a uma taxa de 11.245 vezes por segundo, reunindo-os finalmente para uma colisão frontal. A instalação é capaz de criar cerca de 600 milhões de colisões a cada segundo, liberando quantidades incríveis de energia e, de vez em quando, uma partícula pesada exótica e nunca vista. O LHC opera com energias 6,5 vezes maiores que o acelerador de partículas anterior, o Tevatron desativado do Fermilab nos EUA.
O LHC custou um total de US $ 8 bilhões para a construção, dos quais 531 milhões foram provenientes dos Estados Unidos. Mais de 8.000 cientistas de 60 países diferentes colaboram em seus experimentos. O acelerador ligou seus raios pela primeira vez em 10 de setembro de 2008, colidindo partículas com apenas um décimo de milionésimo de sua intensidade de projeto original.
Antes do início das operações, alguns temiam que o novo destruidor de átomos destruísse a Terra, talvez criando um buraco negro que tudo consome. Mas qualquer físico respeitável afirmaria que essas preocupações são infundadas.
"O LHC é seguro, e qualquer sugestão de que ele represente um risco é pura ficção", disse o diretor geral do CERN, Robert Aymar, ao LiveScience no passado.
Isso não quer dizer que a instalação não poderia ser potencialmente prejudicial se usada de forma inadequada. Se você enfiar a mão no feixe, que concentra a energia de um porta-aviões em movimento até uma largura inferior a um milímetro, ele abriria um buraco através dele e a radiação no túnel o mataria.
Pesquisa inovadora
Nos últimos 10 anos, o LHC quebrou átomos para suas duas experiências principais, ATLAS e CMS, que operam e analisam seus dados separadamente. Isso é para garantir que nenhuma colaboração esteja influenciando a outra e que cada uma verifique o experimento associado. Os instrumentos geraram mais de 2.000 trabalhos científicos em muitas áreas da física fundamental de partículas.
Em 4 de julho de 2012, o mundo científico assistiu com respiração suspensa enquanto os pesquisadores do LHC anunciavam a descoberta do bóson de Higgs, a peça final do quebra-cabeça de uma teoria de cinco décadas chamada Modelo Padrão da Física. O Modelo Padrão tenta explicar todas as partículas e forças conhecidas (exceto a gravidade) e suas interações. Em 1964, o físico britânico Peter Higgs escreveu um artigo sobre a partícula que agora leva seu nome, explicando como a massa surge no universo.
O Higgs é na verdade um campo que permeia todo o espaço e arrasta todas as partículas que se movem através dele. Algumas partículas se arrastam mais lentamente pelo campo, e isso corresponde à sua massa maior. O bóson de Higgs é uma manifestação desse campo, que os físicos perseguem há meio século. O LHC foi construído explicitamente para finalmente capturar essa pedreira ilusória. Eventualmente, descobrindo que o Higgs tinha 125 vezes a massa de um próton, tanto Peter Higgs quanto o físico teórico belga François Englert receberam o Prêmio Nobel em 2013 por prever sua existência.
Mesmo com o Higgs na mão, os físicos não podem descansar porque o Modelo Padrão ainda tem alguns buracos. Por um lado, não lida com a gravidade, que é principalmente coberta pelas teorias de relatividade de Einstein. Também não explica por que o universo é feito de matéria e não de antimatéria, que deveria ter sido criada em quantidades aproximadamente iguais no início dos tempos. E é totalmente silencioso sobre matéria escura e energia escura, que ainda não haviam sido descobertas quando foram criadas.
Antes do LHC ligar, muitos pesquisadores teriam dito que a próxima grande teoria é conhecida como supersimetria, que adiciona parceiros gêmeos semelhantes, mas muito mais massivos, a todas as partículas conhecidas. Um ou mais desses parceiros pesados poderiam ter sido um candidato perfeito para as partículas que compõem a matéria escura. E a supersimetria começa a controlar a gravidade, explicando por que é muito mais fraca que as outras três forças fundamentais. Antes da descoberta de Higgs, alguns cientistas esperavam que o bóson acabasse sendo um pouco diferente do que o Modelo Padrão previu, sugerindo uma nova física.
Mas quando o Higgs apareceu, era incrivelmente normal, exatamente na faixa de massa onde o Modelo Padrão disse que seria. Embora essa seja uma grande conquista para o Modelo Padrão, ela deixou os físicos sem boas pistas para continuar. Alguns começaram a falar sobre as décadas perdidas perseguindo teorias que soavam bem no papel, mas parecem não corresponder a observações reais. Muitos esperam que as próximas execuções de coleta de dados do LHC ajudem a esclarecer parte dessa bagunça.
O LHC foi encerrado em dezembro de 2018 para passar por dois anos de atualizações e reparos. Quando voltar a ficar on-line, ele poderá esmagar átomos com um ligeiro aumento de energia, mas com o dobro do número de colisões por segundo. O que ele encontrará, então, é uma incógnita. Já se fala de um acelerador de partículas ainda mais poderoso para substituí-lo, situado na mesma área, mas quatro vezes o tamanho do LHC. A enorme substituição pode levar 20 anos e US $ 27 bilhões para ser construída.
