Em 2008, nos arredores de Genebra, na Suíça, os físicos ligaram o Grande Colisor de Hádrons (LHC), o maior acelerador de partículas do mundo e o mais caro experimento científico jamais imaginado. Para muitos, o custo e a espera valeram a pena. Em 2012, a máquina massiva detectou o Bosgs de Higgs, verificando a última grande peça do Modelo Padrão da física. Mas os pesquisadores sabem que o Modelo Padrão não está completo, pois ignora coisas como gravidade e matéria escura. É por isso que, na sexta-feira, começou a construção de uma grande atualização para o LHC, relata Ian Sample no The Guardian, e quando estiver concluído em 2026, o acelerador mais poderoso pode explodir o Modelo Padrão, ou pelo menos adicionar alguns rugas para a teoria.
A física de partículas é uma das ciências mais complicadas que existem. A maioria das pessoas com um semestre de química sabe que os átomos são compostos de prótons, nêutrons e elétrons. Mas há muito mais: prótons e nêutrons são compostos de quarks mantidos juntos por glúons, um dos vários tipos de bósons. Outras partículas elementares - aquelas que os pesquisadores não acreditam que possam ser mais divididas - incluem seis sabores de léptons e o Higgs, conhecido como bóson escalar. Em seguida, há dezenas de partículas compostas por essas partículas elementares, incluindo os hádrons, que são construídos de quarks e glúons, e os mesons, feitos de um quark e anti-quark.
Embora a ciência por trás das partículas seja difícil, é fácil entender como os cientistas encontram novas partículas ou confirmar a existência de partículas teóricas - elas as esmagam juntas e examinam as peças. Isso é essencialmente como o LHC funciona, relata a BBC - os pesquisadores disparam dois feixes de partículas um no outro em torno de um anel de quase 17 milhas de comprimento em quase a velocidade da luz. Esses feixes, guiados por imãs poderosos, são então cruzados, fazendo com que as partículas colidam umas com as outras e se quebrem em pedaços elementares que duram uma fração de segundo. Detectores muito sensíveis captam aqueles flashes rápidos do que compõe o nosso universo.
A BBC relata que a nova atualização será chamada de LHC de alta luminosidade e aumentará a intensidade desses feixes de partículas, aumentando o número de colisões por um fator de cinco ou 10. Para isso, relata o CERN, a agência que administra o sistema. LHC, eles estão adicionando 130 novos imãs poderosos que controlarão mais precisamente o feixe de partículas, tornando mais provável que partículas se colidam umas com as outras. Eles também estão movendo alguns ímãs e acrescentando cabos supercondutores para melhorar a eficiência do LHC. Tudo isso resultará em cinco a dez vezes mais colisões, o que significa mais volume de dados para estudar e que os pesquisadores estão empolgados. “O LHC de alta luminosidade é onde coletamos a maioria dos nossos dados e, nesse sentido, é a fase de nossa exploração que nos permite descobrir mais sobre o universo”, diz Tara Shears, da Universidade de Liverpool, que trabalha no colisor, diz ao Sample. "Se o LHC até agora nos deu uma vela para iluminar o que antes não era visto, o LHC de alta luminosidade nos permitirá brilhar um holofote."
Ryan F. Mandelbaum, do Gizmodo, relata que o aumento de poder é necessário. Os pesquisadores esperavam que, depois de detectar o Bosgs de Higgs em 2012, eles também começassem a descobrir outras partículas que poderiam preencher nosso conhecimento do mundo quântico. Mas esses achados foram elusivos. Pesquisadores descobriram “sopros” de novas partículas que poderiam perturbar nossos modelos atuais, mas um colisor mais robusto ajudaria a fazer detecções mais sólidas. Mandelbaum também diz que pode encontrar novas partículas que ajudam a explicar a matéria escura, provar a existência de novas dimensões e explorar outros mistérios profundos da física.
“Se as anomalias que vemos no LHC no momento se manifestarem nos próximos anos, o que elas podem muito bem fazer, o que estaremos observando com a alta luminosidade - o LHC é a física subjacente a essas descobertas”, Val Gibson, um professor de física em Cambridge que trabalha no colisor, conta à Sample. “Isso transformaria o modelo padrão em sua cabeça. Seria totalmente inovador ”.
Mandelbaum relata que o aumento de potência também é necessário para obter um melhor controle sobre o Higgs. Embora tenha sido detectado, os pesquisadores não viram o suficiente da partícula para estudá-la em profundidade. No ritmo atual, o LHC levaria cem anos ou mais para reunir todos os dados sobre o bóson de Higgs. Com o upgrade, levará cerca de dez. “O LHC agora é um jogo de números: precisamos do máximo de dados possível. Estudar o bóson de Higgs após sua descoberta em 2012, mas também porque está claro que qualquer outra nova partícula poderia ser rara ”, conta a física Freya Blekman, da Vrije Universiteit Brussel, na Bélgica. "Então, precisamos de muitos dados."
A atualização da máquina significa que ela ficará off-line por dois anos, a partir de 2019 e, novamente, entre 2024 e 2026. Espera-se que toda a atualização custe cerca de US $ 955 milhões. Mas se a história é uma lição, pode levar mais tempo e custar mais do que o esperado. O LHC foi atormentado por custos excessivos e problemas técnicos, incluindo um casal de doninhas suicidas e um pombo baguete que levou a máquina para o ar por várias semanas.
