Construindo o Grande Colisor de Hádrons Fabrice Coffrini / AFP / Getty Images p De acordo com a teoria do big bang, bilhões de anos atrás, o universo inteiro abrangia uma área de volume zero e densidade infinita. Então, esta área se expandiu, dobrando de tamanho centenas de vezes em menos de um segundo. Durante aqueles primeiros momentos, o universo estava cheio de energia, muito dele na forma de calor intenso. Conforme o universo cresceu e esfriou, parte dessa energia se transformou em matéria.
p Quando falamos sobre os blocos de construção da matéria, nós geralmente nos concentramos em átomos . Os átomos consistem em um núcleo que contém pelo menos uma partícula subatômica carregada positivamente chamada de próton . O núcleo também pode conter uma ou mais partículas com carga neutra chamadas nêutrons . Partículas carregadas negativamente chamadas elétrons cercar o núcleo, movendo-se rapidamente dentro dos limites de um escudo de energia .
p Mas nos primeiros estágios do big bang, átomos não podiam se formar. O universo era muito denso e quente. Na verdade, nos primeiros momentos do primeiro segundo do big bang, mesmo prótons e nêutrons não puderam se formar. Os teóricos do big bang acreditam que o universo estava cheio de partículas subatômicas como neutrinos , partículas sem massa, ou quarks , partículas elementares que se unem para criar partículas maiores, como prótons ou nêutrons. p Os cientistas chamam a força que mantém os quarks juntos para formar partículas maiores de força nuclear forte . É tão forte que, em circunstâncias normais, não podemos observar quarks de forma alguma. Isso ocorre porque os quarks se ligam tão fortemente que não podemos separá-los facilmente. Por muitos anos, a única prova de que os quarks existiram veio de modelos matemáticos de como o universo funciona. Os modelos exigiam a presença de partículas como quarks para fazer sentido. p Hoje, cientistas conseguiram pegar partículas como prótons e nêutrons e quebrá-los em quarks e glúons - partículas sem massa que medeiam a força entre os quarks. Os quarks e glúons permanecem separados por apenas frações de segundo antes de decair, mas é tempo suficiente para que os cientistas os observem usando equipamentos poderosos. p Como os cientistas fazem isso, e eles estão realmente recriando o big bang? Continue lendo para descobrir.
Uma vista aérea do Laboratório do Acelerador Nacional Fermi, cortesia do Fermilab p O mundo dos estudos de partículas subatômicas é paradoxal. Os cientistas usam algumas das maiores máquinas do mundo para estudar algumas das menores partículas que conhecemos. Os dispositivos que eles usam são extremamente sofisticados e precisos, no entanto, eles contam com uma abordagem quase violenta. Esses métodos e dispositivos permitem que os cientistas tenham um vislumbre de como o universo primitivo poderia ter se parecido.
p A maneira como os cientistas olham para as minúsculas partículas de matéria que constituem as partículas subatômicas, como prótons e nêutrons, é elegante e primitiva. Eles esmagam as partículas subatômicas umas contra as outras com muita força e olham para os pedaços que sobraram. Para fazer isso, eles têm que usar máquinas poderosas chamadas aceleradores de partículas .
p Os aceleradores de partículas disparam feixes opostos de partículas subatômicas, como prótons, uns contra os outros. Alguns aceleradores são circulares, enquanto outros são lineares. Eles podem ser muito grandes - aceleradores circulares podem medir quilômetros de diâmetro. Os aceleradores usam bancos de ímãs para acelerar os feixes de prótons conforme eles viajam através de tubos minúsculos. Uma vez que os feixes de prótons alcançam uma certa velocidade, o acelerador os guia em uma rota de colisão. Quando as partículas colidem, eles se separam em suas partes componentes - como os quarks. p Essas partículas subatômicas decaem em frações de segundo. Somente usando computadores poderosos os cientistas podem esperar detectar a presença de um quark. Em 2006, uma equipe de cientistas da Universidade da Califórnia, Riverside relatou ter detectado um quark superior , o mais massivo dos seis tipos de quarks. A equipe usou um acelerador de partículas para causar uma colisão entre um próton e um antipróton . Eles detectaram a presença do quark após sua decomposição. O processo de decadência deixou uma assinatura eletrônica identificável [fonte:University of California, Riverside]. p Isso significa que os cientistas podem recriar o big bang? Não exatamente. Em vez de, os cientistas esperam poder simular a condição dos primeiros momentos do universo. Isso envolve a criação de um área densa de matéria e energia. Ao estudar essas condições, os cientistas podem aprender mais sobre como nosso universo se desenvolveu. Mas eles não podem recriar o período de rápida expansão que chamamos de big bang. p Pelo menos, ainda não. p Para saber mais sobre o big bang e outras teorias científicas, dê uma olhada nos links na próxima página. Sabores de Quark
Os cientistas categorizam os quarks em seis sabores diferentes:
