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Com a atualiza\u00e7\u00e3o do acelerador de part\u00edculas mais avan\u00e7ado do mundo, cientistas acreditam que podem descobrir uma nova (quinta) for\u00e7a da natureza e evid\u00eancias da chamada mat\u00e9ria escura.<\/p>\n
Nas profundezas dos Alpes, os cientistas mal conseguem conter sua empolga\u00e7\u00e3o. Eles murmuram sobre descobertas que alterariam radicalmente nossa compreens\u00e3o do Universo.<\/p>\n
“Estou procurando a quinta for\u00e7a (da natureza) desde que sou f\u00edsico de part\u00edculas”, diz Sam Harper.<\/p>\n
“Talvez este seja o ano.”<\/p>\n
Nos \u00faltimos 20 anos, Sam vem tentando encontrar evid\u00eancias de uma quinta for\u00e7a da natureza \u2014 sendo a for\u00e7a da gravidade, eletromagn\u00e9tica e as duas for\u00e7as nucleares as quatro que os f\u00edsicos j\u00e1 conhecem.<\/p>\n
Ele est\u00e1 depositando suas esperan\u00e7as na grande reformula\u00e7\u00e3o do Grande Colisor de H\u00e1drons (LHC, na sigla em ingl\u00eas). \u00c9 o acelerador de part\u00edculas mais avan\u00e7ado do mundo \u2014 uma m\u00e1quina enorme que esmaga \u00e1tomos para fragment\u00e1-los e descobrir o que est\u00e1 dentro deles.<\/p>\n
Ele foi turbinado ainda mais em uma reforma de tr\u00eas anos. Seus instrumentos est\u00e3o mais sens\u00edveis, permitindo aos pesquisadores estudar a colis\u00e3o de part\u00edculas do interior dos \u00e1tomos com uma defini\u00e7\u00e3o maior; seu software foi atualizado para poder receber dados numa taxa de 30 milh\u00f5es de vezes por segundo; e seus feixes est\u00e3o mais estreitos, o que aumenta bastante o n\u00famero de colis\u00f5es.<\/p>\n
O que tudo isso significa \u00e9 que agora h\u00e1 uma chance maior de o LHC encontrar part\u00edculas subat\u00f4micas que s\u00e3o completamente novas para a ci\u00eancia. A expectativa \u00e9 de que ele fa\u00e7a descobertas que v\u00e3o desencadear a maior revolu\u00e7\u00e3o na f\u00edsica em cem anos.<\/p>\n
Al\u00e9m de acreditar que podem descobrir uma nova (quinta) for\u00e7a da natureza, os pesquisadores esperam encontrar evid\u00eancias de uma subst\u00e2ncia invis\u00edvel que comp\u00f5e a maior parte do Universo, a chamada mat\u00e9ria escura.<\/p>\n
H\u00e1 uma press\u00e3o enorme sobre os pesquisadores para apresentar resultados. Muitos esperavam que o LHC j\u00e1 tivesse encontrado evid\u00eancias de um novo reino da f\u00edsica.<\/p>\n
O LHC faz parte da Organiza\u00e7\u00e3o Europeia para Pesquisa Nuclear, conhecida como Cern, na fronteira franco-su\u00ed\u00e7a, nos arredores de Genebra.<\/p>\n
\u00c0 medida que voc\u00ea se aproxima, parece um complexo comum \u2014 blocos de pr\u00e9dios de escrit\u00f3rios e dormit\u00f3rios da d\u00e9cada de 1950, em meio a gramados bem cuidados e vias sinuosas com nomes de f\u00edsicos renomados.<\/p>\n
Mas a 100 metros no subsolo, est\u00e1 uma catedral para a ci\u00eancia. Consegui chegar ao cora\u00e7\u00e3o do LHC, a um dos detectores gigantes que fez uma das maiores descobertas da nossa gera\u00e7\u00e3o, o B\u00f3son de Higgs, uma part\u00edcula subat\u00f4mica sem a qual muitas das outras part\u00edculas que conhecemos n\u00e3o teriam massa.<\/p>\n
O detector Atlas tem 46m de comprimento e 25m de altura. \u00c9 um dos quatro instrumentos do LHC que analisam as part\u00edculas criadas por ele.<\/p>\n
S\u00e3o 7 mil toneladas de metal, sil\u00edcio, eletr\u00f4nica e fia\u00e7\u00e3o, reunidas de forma complexa e precisa. \u00c9 uma coisa de grande beleza. “Majestade” \u00e9 a palavra usada por Marcella Bona, da Queen Mary University de Londres, no Reino Unido, uma das cientistas que usam o detector Atlas para seus experimentos.<\/p>\n
Fico olhando extasiado, enquanto Marcella me conta sobre as melhorias feitas no detector durante os tr\u00eas anos de desligamento do LHC.<\/p>\n
“Ser\u00e1 de duas a tr\u00eas vezes melhor, em termos de capacidade do nosso experimento de detectar, coletar e analisar dados”, diz ela.<\/p>\n
“Toda a cadeia experimental foi atualizada.”<\/p>\n
Em meio ao barulho dos engenheiros terminando a reforma do Atlas, acho dif\u00edcil imaginar que algo t\u00e3o grande seja necess\u00e1rio para detectar part\u00edculas que s\u00e3o muito menores que um \u00e1tomo.<\/p>\n
O LHC tem quatro desses detectores, cada um fazendo experimentos diferentes. \u00c9 bem no centro destes detectores gigantescos que part\u00edculas conhecidas como pr\u00f3tons, encontradas no n\u00facleo dos \u00e1tomos, colidem ap\u00f3s serem aceleradas perto da velocidade da luz em torno de um anel de 27 km de circunfer\u00eancia.<\/p>\n
As colis\u00f5es geram part\u00edculas ainda menores que saem voando em diferentes dire\u00e7\u00f5es. Sua trajet\u00f3ria e energia s\u00e3o rastreadas pelos sistemas dos detectores, e \u00e9 este rastro que informa aos cientistas que tipo de part\u00edcula \u00e9 \u2014 mais ou menos como determinar a esp\u00e9cie e as caracter\u00edsticas de um animal a partir de suas pegadas.<\/p>\n
Quase todas as part\u00edculas menores decorrentes das colis\u00f5es j\u00e1 s\u00e3o conhecidas pela ci\u00eancia. O que os f\u00edsicos procuram aqui \u00e9 evid\u00eancia de novas part\u00edculas que podem surgir das colis\u00f5es, mas acredita-se que sejam criadas muito raramente.<\/p>\n
S\u00e3o essas part\u00edculas ainda desconhecidas que os f\u00edsicos acreditam ser a chave para desvendar uma vis\u00e3o completamente nova do Universo. A descoberta delas pode provocar a maior mudan\u00e7a no pensamento da f\u00edsica desde as teorias da relatividade de Einstein.<\/p>\n
Os engenheiros passaram os \u00faltimos tr\u00eas anos atualizando o LHC para produzir mais colis\u00f5es em um espa\u00e7o de tempo mais curto. A m\u00e1quina reformada tem uma chance muito maior de gerar e encontrar as novas part\u00edculas raramente criadas. Grande parte desse trabalho foi liderado por Rhodri Jones, que se alegra com seu t\u00edtulo de “chefe dos feixes”.<\/p>\n
Encontro Rhodri na \u00e1rea de montagem magn\u00e9tica do Cern, que se assemelha a um grande hangar de avi\u00f5es. Aqui, os engenheiros est\u00e3o renovando os \u00edm\u00e3s cil\u00edndricos de 15 metros de comprimento que dobram os feixes de part\u00edculas ao redor do acelerador. \u00c9 um trabalho de precis\u00e3o com absolutamente nenhuma margem de erro.<\/p>\n
Rhodri me conta que sua equipe tornou os feixes mais estreitos, de modo que mais part\u00edculas sejam espremidas em uma \u00e1rea menor. Isso aumenta bastante as chances das part\u00edculas colidirem umas com as outras.<\/p>\n
“Estamos analisando processos muito raros, ent\u00e3o quanto maior o n\u00famero de colis\u00f5es, maior a chance de realmente encontrar o que est\u00e1 acontecendo e ver pequenas anomalias”, diz ele.<\/p>\n
“A melhoria no feixe significa que, para toda a f\u00edsica que fizemos desde o in\u00edcio do tempo em que o LHC est\u00e1 em opera\u00e7\u00e3o, vamos poder obter a mesma quantidade de colis\u00f5es nos pr\u00f3ximos tr\u00eas anos, que obtivemos nesses dez anos.”<\/p>\n
Outra grande melhoria foi na captura e processamento dos dados das colis\u00f5es. No LHC remodelado, os dados s\u00e3o coletados de cada um dos quatro detectores a uma taxa impressionante de 30 milh\u00f5es de vezes por segundo.<\/p>\n
\u00c9 claro que isso \u00e9 demais para a mente humana assimilar, mas qualquer uma das colis\u00f5es pode conter a evid\u00eancia crucial da exist\u00eancia de uma das novas part\u00edculas que os cientistas est\u00e3o procurando.<\/p>\n
O software do LHC foi atualizado para pesquisar automaticamente todos os dados coletados e, usando as t\u00e9cnicas mais recentes de intelig\u00eancia artificial, identificar e salvar as leituras que podem ser de interesse potencial para os cientistas analisarem.<\/p>\n
A teoria atual da f\u00edsica subat\u00f4mica \u00e9 chamada de Modelo Padr\u00e3o. Embora tenha um nome pouco criativo, a teoria tem sido brilhante em explicar como as part\u00edculas subat\u00f4micas se unem para criar \u00e1tomos que comp\u00f5em o mundo ao nosso redor.<\/p>\n
O Modelo Padr\u00e3o tamb\u00e9m explica como as part\u00edculas interagem por meio de for\u00e7as da natureza, como as for\u00e7as eletromagn\u00e9tica e nucleares que mant\u00eam os componentes dos \u00e1tomos juntos.<\/p>\n
Mas o Modelo Padr\u00e3o n\u00e3o consegue explicar como a gravidade opera, tampouco como as partes invis\u00edveis do Universo, que os f\u00edsicos chamam de mat\u00e9ria escura e energia escura, se comportam.<\/p>\n
Os cientistas sabem que estas part\u00edculas e for\u00e7as invis\u00edveis existem a partir do movimento das gal\u00e1xias no espa\u00e7o \u2014 e juntas representam 95% do Universo. Mas ningu\u00e9m ainda foi capaz de provar sua exist\u00eancia e determinar o que s\u00e3o.<\/p>\n
O LHC foi constru\u00eddo para detectar estas part\u00edculas que podem explicar como grande parte do cosmos funciona. Marcella Bona me disse que agora h\u00e1 uma esperan\u00e7a real de que as atualiza\u00e7\u00f5es tornem isso poss\u00edvel.<\/p>\n
“\u00c9 um momento realmente emocionante”, ela sorri.<\/p>\n
“Trabalhamos nos \u00faltimos tr\u00eas anos atualizando o maquin\u00e1rio. Agora estamos prontos.”<\/p>\n
Marcella fala apaixonadamente desde o momento em que a conheci. Mas seu entusiasmo aumenta quando pergunto se a descoberta de uma part\u00edcula de mat\u00e9ria escura seria uma das maiores descobertas da f\u00edsica.<\/p>\n
“Eu diria que sim”, ela ri, arregalando os olhos. “Sim, sem d\u00favida, isso seria incr\u00edvel”, diz ela, permitindo-se, momentaneamente, se deleitar com a perspectiva real de que isso aconte\u00e7a nos pr\u00f3ximos meses.<\/p>\n
N\u00e3o menos entusiasmado est\u00e1 Sam Harper, o cientista que passou as \u00faltimas duas d\u00e9cadas ca\u00e7ando a “quinta for\u00e7a” da natureza. Ele trabalha em outro dos quatro detectores do LHC, o chamado CMS, localizado na outra extremidade do complexo Cern.<\/p>\n
Os resultados do LHC antes de ser desligado para reforma e de v\u00e1rios outros aceleradores de part\u00edculas ao redor do mundo revelaram pistas tentadoras dessa quinta for\u00e7a. Mas com a pot\u00eancia extra do LHC, Sam acredita que sua busca cient\u00edfica pode terminar em breve.<\/p>\n
E, assim como Marcella, a emo\u00e7\u00e3o em sua voz aumenta quando ele diz em voz alta o que n\u00e3o pode ser dito formalmente nos c\u00edrculos cient\u00edficos at\u00e9 que haja evid\u00eancias s\u00f3lidas.<\/p>\n
“Isso abalaria as estruturas do campo. Seria a maior descoberta do LHC, a maior descoberta em f\u00edsica de part\u00edculas desde, desde…”<\/p>\n
Sam faz uma pausa, tentando encontrar as palavras.<\/p>\n
“Ser\u00e1 maior que o Higgs.”<\/p>\n
O Cern vai celebrar o d\u00e9cimo anivers\u00e1rio da descoberta do B\u00f3son de Higgs ainda neste ano. Mas as festividades chamam a aten\u00e7\u00e3o para o fato de que o LHC de 3,6 bilh\u00f5es de libras (cerca de R$ 22 bilh\u00f5es), com um custo anual de 1,1 bilh\u00e3o de libras (cerca de R$ 6,85 bilh\u00f5es), n\u00e3o fez nenhuma grande descoberta desde ent\u00e3o.<\/p>\n
Muitos tinham expectativa, e alguns esperavam, que o acelerador de part\u00edculas mais poderoso do mundo j\u00e1 tivesse descoberto at\u00e9 agora a energia escura, a quinta for\u00e7a ou alguma outra part\u00edcula que provocasse uma mudan\u00e7a de paradigma.<\/p>\n
Muito vai depender dos resultados que os pesquisadores v\u00e3o obter nos pr\u00f3ximos anos, uma vez que o Cern apresentar\u00e1 em breve propostas para um colisor de h\u00e1drons ainda maior.<\/p>\n
O plano mais ambicioso, o chamado Futuro Colisor Circular (FCC), teria um anel de 100 km de circunfer\u00eancia, que passaria por baixo do Lago Genebra.<\/p>\n
O FCC pode custar cerca de 20 bilh\u00f5es de libras (cerca de R$ 125 bilh\u00f5es). A m\u00e1quina atual tem pelo menos mais dez anos pela frente, e v\u00e1rias outras atualiza\u00e7\u00f5es que v\u00e3o oferecer ainda mais pot\u00eancia para tentar descobrir as part\u00edculas que v\u00e3o mudar a f\u00edsica para sempre.<\/p>\n
Mas os l\u00edderes cient\u00edficos do Cern v\u00e3o apresentar sua solicita\u00e7\u00e3o para a pr\u00f3xima fase dos experimentos de f\u00edsica de part\u00edculas em breve. E persuadir os governos dos pa\u00edses membros a se comprometerem com um grande aumento no financiamento ser\u00e1 mais dif\u00edcil se a atualiza\u00e7\u00e3o mais recente n\u00e3o conseguir encontrar sequer uma no\u00e7\u00e3o das novas part\u00edculas nos pr\u00f3ximos dois ou tr\u00eas anos.<\/p>\n
Sam Harper admite se sentir “um pouco apavorado”, \u00e0 medida que o LHC embarca em sua pr\u00f3xima s\u00e9rie de experimentos.<\/p>\n
“Estamos tentando desesperadamente aprontar tudo e estamos trabalhando muito duro para garantir que n\u00e3o vamos perder nenhuma f\u00edsica nova poss\u00edvel. Porque a pior coisa do mundo seria a nova f\u00edsica estar l\u00e1, e n\u00e3o encontrarmos.”<\/p>\n
Mas bem maior do que o pavor de Sam \u00e9 a empolga\u00e7\u00e3o dele em rela\u00e7\u00e3o ao que os pr\u00f3ximos anos reservam.<\/p>\n
“O que move todos os f\u00edsicos de part\u00edculas \u00e9 que queremos descobrir o desconhecido, e \u00e9 por isso que coisas como a quinta for\u00e7a e a mat\u00e9ria escura s\u00e3o t\u00e3o emocionantes, porque n\u00e3o temos ideia do que poderia ser ou se existem e queremos muito descobrir isso.”<\/p>\n
O que pode ser a primeira rachadura no Modelo Padr\u00e3o foi descoberta por pesquisadores do Fermilab, o equivalente americano do LHC, no in\u00edcio deste m\u00eas.<\/p>\n
Nos pr\u00f3ximos meses e anos, os pesquisadores do LHC v\u00e3o tentar confirmar seu resultado e encontrar muito mais fissuras na teoria atual at\u00e9 que ela desmorone para dar lugar a uma teoria nova, unificada e mais completa de como o Universo funciona.<\/p>\n<\/p><\/div>\n