Hoje, o LHC está experimentando algo incomum. Por oito horas, o Grande Colisor de Hádrons está acelerando e colidindo com núcleos de xenônio, permitindo os grandes experimentos do LHC, ATLAS, ALICE, CMS e LHCb, para registrar colisões de xenônio pela primeira vez.

Xenon é um gás nobre, presentes em quantidades minúsculas na atmosfera. Seus átomos consistem em 54 prótons e entre 70 e 80 nêutrons, dependendo do isótopo. As colisões de xenônio no LHC (de átomos com 54 prótons e 75 nêutrons) são, portanto, semelhantes às colisões de íons pesados ​​que são regularmente realizadas no LHC. Normalmente, núcleos principais, que tem uma massa muito maior, são usados. "Mas uma corrida com núcleos de xenônio foi planejada para o experimento de alvo fixo NA61 / SHINE no SPS (Super Proton Synchrotron), "explica Reyes Alemany Fernandez, que está encarregado das execuções de íons pesados. "Portanto, estamos aproveitando a oportunidade para um curto período com o xenônio no LHC."

"É uma oportunidade única de explorar as capacidades do LHC com um novo tipo de feixe e obter novos resultados de física, "diz John Jowett, o físico encarregado dos feixes de íons pesados ​​no LHC.

E quem sabe? Talvez esta corrida sem precedentes leve a algumas descobertas surpreendentes. "Os experimentos conduzirão o mesmo tipo de análises com íons de xenônio e com íons de chumbo, mas, porque os núcleos de xenônio têm menos massa, a geometria da colisão é diferente, "explica Jamie Boyd, Coordenador de programa do LHC, quem é responsável pela ligação entre a máquina do LHC e as equipes de experimentos. As colisões de íons pesados ​​permitem que os físicos estudem o plasma quark-gluon, um estado da matéria que se pensa ter existido brevemente logo após o Big Bang. Nesta sopa primordial extremamente densa e quente, quarks e glúons se moviam livremente, sem ser confinado pela forte força de prótons e nêutrons, como eles são em nosso Universo hoje.

Mudar de prótons para xenônio não é moleza, Contudo. Uma equipe vem preparando o complexo do acelerador para a corrida de xenônio desde o início do ano. Os átomos do gás são acelerados e despojados de seus 54 elétrons em quatro aceleradores sucessivos antes de serem lançados no LHC. "O número de cachos e a frequência de revolução variam muito entre prótons e núcleos de xenônio, "explica Reyes Alemany Fernandez." Uma das dificuldades é ajustar e sincronizar os sistemas de radiofrequência dos aceleradores. "

Após a execução do xenônio no LHC com duração de algumas horas, núcleos de xenônio continuarão a circular no complexo acelerador, mas apenas no que diz respeito ao SPS. Por oito semanas, o SPS fornecerá íons de xenônio para o experimento NA61 / SHINE, que também está estudando plasma quark-gluon, mas cujas análises irão complementar as realizadas pelos experimentos do LHC. Mais especificamente, NA61 / SHINE está interessado no ponto de desconfinamento, um limite de energia de colisão acima do qual a criação de plasma quark-gluon seria possível. O NA61 / SHINE está, portanto, testando sistematicamente muitas energias de colisão usando íons de diferentes massas. Depois do chumbo, berílio e argônio, agora é a vez de xenon subir ao palco.