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11/09/2008

Prótons e champanhe se misturam quando novo colisor de partículas é ativado

The New York Times
Dennis Overbye
Em Batavia, Illinois
A ciência navegou em um feixe de partículas subatômicas e em um rio de champanhe rumo ao futuro na quarta-feira.

Após 14 anos de trabalho, cientistas do laboratório CERN, nos arredores de Genebra, ativaram com sucesso o Grande Colisor de Hádrons, o maior e mais poderoso colisor de partículas do mundo, no valor de US$ 8 bilhões, a mais cara experiência científica até hoje.

Às 4h28 da madrugada, horário da Costa Leste americana, os cientistas anunciaram que um feixe de prótons tinha completado sua primeira volta pelo circuito de 27 quilômetros do colisor, a 90 metros abaixo do solo na fronteira entre a França e a Suíça. Eles então enviaram o feixe ao redor mais três vezes.

"É um momento fantástico", disse Lyn Evans, que é diretor do projeto do colisor desde seu início, em 1994. "Agora podemos esperar por uma nova era de entendimento sobre as origens e evolução do universo."

Mais adiante o colisor deverá acelerar prótons a uma energia de 7 trilhões de elétron-volts e então colidi-los, recriando as condições da bola de fogo primordial apenas um trilionésimo de segundo após o Big Bang. Os cientistas esperam que a máquina será um tipo de Telescópio Espacial Hubble do espaço interior, permitindo que eles detectem novas partículas subatômicas e forças da natureza.

A um oceano de distância de Genebra, a ativação do novo colisor foi acompanhada com empolgação um pouco amarga aqui no Laboratório do Acelerador Nacional Fermi, ou Fermilab, que até então contava com o principal colisor de partículas.

Dezenas de físicos, estudantes, curiosos e três prefeitos locais se reuniram na madrugada para assistir o amanhecer de uma nova física de alta energia. Eles aplaudiram cada marco à medida que os cientistas conduziam metodicamente os prótons por seu curso no CERN, o Conselho Europeu para a Pesquisa Nuclear.

Muitos deles, incluindo o diretor do laboratório, Pier Oddone, estavam vestindo pijama, roupão de banho e até mesmo gorros de dormir contendo patches da "festa do pijama" do Farmilab.

No lado de fora, meia lua pairava baixo no céu nublado, um lembrete de que o universo é belo e misterioso, e que outro pequeno passo na direção desse mistério estava prestes a ser dado.

Oddone, que mais cedo reconheceu que se tratava de um "momento agridoce", saudou a nova máquina como resultado de "duas décadas e meia sonhando em abrir esse novo território imenso na exploração do mundo natural".

Roger Aymar, o diretor do CERN, chamou o novo colisor de uma "máquina de descoberta". A agitação foi mundial. No blog, "Cosmic Variance", Gordon Kane, da Universidade de Michigan, chamou o novo colisor de "uma máquina Por Que".

Outros, preocupados com a especulação de que um buraco negro poderia resultar da colisão de prótons, a chamaram de máquina do juízo final, para desalento dos físicos do CERN, que apontaram para uma série de estudos e relatórios que diziam que este temor era apenas ficção científica.

Mas Boaz Klima, um físico de partículas do Fermilab, disse que, todavia, a especulação ajudou a criar agitação em torno da física de partículas. "Isso é algo que as pessoas podem conversar com seus vizinhos", ele disse.

A única coisa com que os físicos concordam é que não sabem o que acontecerá - que leis e partículas prevalecerão - quando as colisões atingirem as energias do momento imediatamente após o Big Bang.

"O fato de existirem muitas teorias significa que não temos nenhuma idéia", disse Oddone. "É isso o que o torna tão empolgante."

Muitos físicos esperam materializar uma partícula hipotética chamada de bóson de Higgs que, segundo a teoria, é responsável pela massa das outras partículas. Eles também esperam identificar a natureza da matéria escura invisível que compõe 25% do universo e serve de estrutura para as galáxias. Alguns sonham com a revelação de novas dimensões do espaço-tempo.

Mas essas descobertas estão no futuro. Se o novo colisor fosse um carro, então o que os físicos fizeram hoje foi ligar o motor para que aqueça por uns dois meses, antes que qualquer um possa dar uma volta com ele. As primeiras colisões significativas, em uma energia de 5 trilhões de elétron-volts, não acontecerão antes do final do ano.

Todavia, o simbolismo do momento não passou despercebido para os reunidos aqui.

Houve um tempo em que os Estados Unidos dominavam a física de partículas. Pelas duas últimas décadas, o Tevatron do Farmilab, que colide prótons com seus opostos, os antiprótons, a energias de um trilhão de elétron-volts cada, era a maior máquina de partículas do mundo.

No final do ano, quando o colisor do CERN for acelerado a 5 trilhões de elétron-volts, a máquina do Fermilab estará em um distante segundo lugar. Elétron-volt é a corrente preferida na física tanto para massa quanto energia. Quanto mais tiver dela, mais próximo e mais quente é possível recuar no tempo até o Big Bang.

Em 1993, o Congresso americano cancelou os planos para um colisor ainda maior e mais poderoso, o Supercolisor Supercondutor, após seu custo inchar para US$ 11 bilhões. Nos Estados Unidos, a física de partículas nunca se recuperou totalmente, disse o ex-diretor do supercolisor, Roy Schwitters, da Universidade do Texas, em Austin. "Um recurso não renovável é o tempo e os bons anos de uma pessoa", ele disse.

Oddone, o diretor do Fermilab, disse que as constantes incertezas de financiamento pelo Congresso tornaram a física nos Estados Unidos indevidamente "cheia de suspense".

O CERN, por outro lado, é uma organização de 20 países com orçamento estável estabelecido por tratado. No ano seguinte em que o supercolisor foi abandonado, o CERN decidiu construir seu próprio colisor.

O Fermilab e os Estados Unidos, que acabaram contribuindo com US$ 531 milhões para o colisor, não foram exatamente excluídos. Oddone disse que os americanos constituem cerca de um quarto dos cientistas que construíram os quatro detectores gigantes, que ficam em pontos ao redor do circuito para coletar e analisar os fragmentos das bolas de fogo primordiais.

De fato, uma sala de controle remota para monitoramento de um desses experimentos, conhecida de forma pouco elegante como Solenóide Compacto de Múons, foi construída no Fermilab, ao lado do saguão do principal prédio daqui.

"O clima é ótimo neste lugar", ele disse, notando que o Tevatron está operando de forma produtiva e que ainda pode encontrar o bóson de Higgs antes do novo colisor de hádrons.

Outro alvo dos físicos é um princípio chamado de supersimetria, que prevê, entre outras coisas, que uma vasta população de novas partículas restou do Big Bang e aguardam para ser descobertas, uma das quais poderia ser a há muito procurada matéria escura.

As festividades começaram às 2 horas da madrugada, horário de Chicago. Falando por satélite, o dr. Evans, o diretor do projeto do colisor no CERN, apresentou o plano para a noite: enviar um punhado de prótons no sentir horário cada vez mais longe no colisor, os parando e checando sua órbita, até completarem todo o trajeto. Ele notou que no acelerador anterior do CERN, isso levou 12 horas. "Eu espero que dessa vez seja mais rápido", ele disse.

Vinte minutos depois, os mostradores na sala de controle mostravam que o feixe tinha chegado ao seu primeiro ponto de parada. Poucos minutos depois, os físicos irromperam em vivas quando seus consoles mostraram que o solenóide de múons tinha detectado colisões entre o feixe e moléculas de gás desgarradas no duto fora elas de vácuo. O detector deles estava vivo e funcionando.

Finalmente, às 3h28, horário de Chicago (10h28 no CERN), o mostrador apontou que os prótons tinham completado todo o percurso até outro grande detector, chamado Atlas.

No Farmilab, eles estouraram champanhe. Oddone parabenizou seus colegas ao redor do mundo. "Nós todos trabalhamos juntos e fizemos essa máquina ganhar vida", ele disse. "Nós estamos tão empolgados apenas com o feixe ter percorrido o trajeto. Espere até começarmos a obter colisões e praticar física." George El Khouri Andolfato

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