O Grande Colisor de Hádrons, mais conhecido por sua sigla em inglês LHC (Large Hadron Collider) e instalado no laboratório da Organização Europeia para Pesquisa Nuclear (CERN), é o maior e mais energético acelerador de partículas do mundo. Porém, para que o entendimento sobre o funcionamento do LHC não fique restrito somente aos cientistas, abaixo segue uma explicação mais simples sobre a poderosa máquina que já trouxe valiosas informações sobre a constituição de tudo aquilo que nos rodeia.
O LHC pode ser comparado a um supermicroscópio?
Pense numa mesa comum, por exemplo: sua massa é a soma das partes que a compõe, como os pés e o tampo. A massa do tampo é a soma dos átomos o compõem. Da mesma maneira, a massa dos átomos é a soma dos prótons, nêutrons e e
létrons que o compõem. E a massa do elétron, é a soma do quê? “Esse era o próximo passo que não sabíamos como explicar, e que o LHC, quando foi construído, tinha como objetivo responder, e conseguiu, com a descoberta do Bóson de Higgs, que é definido como a energia que dá massa às partículas elementares”, explica o docente do Grupo de Física Computacional e Instrumentação Aplicada do Instituto de Física de São Carlos (FCIA-IFSC/USP), Luiz Vitor de Souza Filho.
Para chegar a tal detalhamento da matéria, o LHC precisou “enxergar” os menores constituintes dela, mesma função de um supermicroscópio. Qual a falha dessa comparação, então? Exatamente no mecanismo de funcionamento.
Para enxergar os pequenos constituintes da matéria, microscópios de qualquer tipo (óptico, de varredura etc.) lançam uma sonda sobre a matéria analisada. No caso do microscópio óptico, muito comum nos laboratórios de ciências, essa sonda é a luz. A luz “bate” no objeto analisado e o reflete na lente do microscópio que, por sua vez, amplifica o sinal da sonda. O LHC não funciona dessa forma: para enxergar componentes da matéria invisíveis a olho nu, ele os implode. “Imagine que você quer estudar os componentes de uma caneta. No LHC, essas canetas seriam jogadas uma contra a outra, e se analisaria os pedaços espatifados. É isso que o LHC faz com os prótons: joga-os uns contra os outros e analisa os pedaços que resultam”, compara Luiz Vitor.
“Espatifar” prótons, no entanto, não é uma tarefa simples. Para realizá-la com sucesso, o LHC possui milhares de detectores que ficam em volta do local onde a colisão acontece. Na colisão, pedaços de prótons e outros tipos de partículas voam por todos os lados, e os detectores enxergam esses pedaços, sendo que a partir deles é que os pesquisadores tentam descobrir o funcionamento interno das partículas elementares.
Quando se fala na “descoberta do Bóson de Higgs”, por exemplo, é interessante voltar à analogia descrita no 2º parágrafo: imagine que os átomos que formam a mesa foram parar no LHC. Ao espatifa-los e depois juntá-los novamente, a massa total da mesa não é encontrada. “Para que a massa seja encontrada na íntegra, é preciso somar os átomos da mesa e a energia na interação entre eles. Da mesma forma, se somarmos o próton e nêutron do átomo de qualquer elemento, não teremos a massa total desse átomo. Novamente, é preciso incluir a massa da energia de interação entre eles para se chegar à massa total”, exemplifica o docente.
Making off da destruição de partículas elementares
Quem já leu notícias sobre o LHC e conseguiu entender o porquê de ele ter sido construído, pode continuar com algumas- ou muitas- dúvidas a seu respeito. Se o LHC aparece em alguma notícia, provavelmente “feixe de prótons” seria uma frase que acompanharia a matéria- trocadilho intencional.
Para que os “espatifamentos” do LHC ocorram, a primeira coisa a ser feita é a formação de um feixe das partículas elementares citadas, que nada mais é do que essas partículas organizadas num tipo de “fila indiana”. Mas como esse enfileiramento é feito com partículas elementares?
Para organizar elétrons em um feixe, por exemplo, a primeira coisa a ser feita é a retirada dos mesmos de algum material. Qualquer material metálico, quando aquecido fortemente, libera elétrons. Mas estes não saem do material organizadamente: para organizá-los, são utilizados campos elétricos ou magnéticos.
Logo depois que os elétrons são organizados, eles são “jogados” num pequeno anel metálico do acelerador de partículas, que começa a rodar numa velocidade baixa. Depois de um tempo, os elétrons são jogados para outro anel metálico maior, que irá acelerar em maior velocidade. Está formado um feixe de elétrons. “O LHC junta um monte de prótons num pacotinho, e joga esses pacotes um contra o outro. A cada batida, ocorrem diversas colisões de prótons e o surgimento de diversas partículas, restos da colisão. Esses restos é que serão analisados pelos pesquisadores”, elucida Luiz Vitor.
E o que vem depois da partícula de Deus?
Desde que foi reinaugurado no CERN, em 2009, o que destacou o LHC no mundo foi, justamente, a confirmação, em 2013, da existência do Bóson de Higgs- popularmente conhecido como Partícula de Deus, fato que tornou o LHC mundialmente falado. Passado o êxtase da descoberta, pouco se ouve falar do acelerador de partículas, mesmo que ele ainda esteja funcionando a todo vapor e milhões de euros ainda continuem sendo investidos em pesquisas relacionadas a ele. Isso não é à toa.
Para aqueles inseridos no mundo científico, especialmente na área de física de partículas, o LHC pode fornecer ainda muitos dados importantes para confirmar ou refutar teorias atuais. “Embora já se tenha confirmado a descoberta do Bóson de Higgs, ainda se tem muitas perguntas a respeito dele, e o LHC será essencial para respondê-las”, afirma Luiz Vitor.
De acordo com o docente, os restos de colisões das partículas elementares vêm sendo analisados por diversos cientistas para se confirmar- ou não- outras diferentes teorias científicas, como a Supersimetria (proposta de que todas as partículas elementares têm uma partícula “irmã”) e a existência de matéria escura. “Temos provas irrefutáveis da existência de matéria escura em boa parte do universo, mas não sabemos qual partícula forma essa matéria. Caso essa partícula exista, o LHC pode ser capaz de encontrá-la”, explica.
Até o momento, não há qualquer tipo de comprovação da existência de partículas supersimétricas ou de componentes da matéria escura. Mas aqueles que continuarem investindo tempo e dinheiro nas pesquisas do CERN e, mais especificamente, naquelas que envolvam o LHC, certamente terão novas surpresas. Como no caso do Bóson de Higgs, futuros ganhadores do Prêmio Nobel podem ter suas pesquisas relacionadas aos resultados fornecidos pelo poderoso acelerador de partículas.
Crédito das imagens:
– Imagem 1: LHC (www.veja.abril.com.br)
– Imagem 2: Partículas elementares (www.ideonexus.com)
– Imagem 3: Simulação de Supersimetria (www.particleadventure.org)
Assessoria de Comunicação
