Um cientista quebra-cabeças em um mapa das condições de acesso no Large Hadron Collider apenas alguns dias antes de o enorme laboratório subterrâneo ser ligado pela primeira vez em setembro de 2008. Fabrice Coffrini / AFP / Getty Images Stephen Hawking uma vez apontou que se quiséssemos saltar no tempo, ajudaria se tivéssemos uma máquina como o LHC, que pudesse nos acelerar até quase a velocidade da luz. Sim senhor, o LHC é impressionante o suficiente para Hawking vê-lo como uma opção de transporte para uma viagem no tempo. E certamente não ganhou sua reputação por nada:o acelerador de partículas gigantesco ganhou suas listras quando nos deu evidências do bóson de Higgs em 2012 e 2013. Encontrar o Higgs no LHC basicamente confirmou o modelo padrão da física, que descreve as partículas e forças fundamentais do universo. Não é pouca coisa.
É claro que "pequeno" não é um termo que normalmente associamos ao LHC, ou a Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear (CERN) para esse assunto. Considere o complexo do acelerador no CERN, que é muito mais do que apenas o LHC. Se você fosse apenas despejar prótons no LHC sem quaisquer etapas preliminares, não haveria muita experimentação para falar:você não precisa apenas acelerar os prótons antes que eles entrem no LHC, mas também os concentre em feixes densos. A fim de fazer isso, há algumas etapas que precisam ser executadas antes que eles partam rapidamente para seu destino violento no LHC [fontes:Fatos do LHC, CERN]:
E agora estamos aqui:no vasto Grande Colisor de Hádrons. Parece uma bela caverna de cristal. (Estou brincando, parece uma luz forte, limpe obsessivamente o túnel do metrô com um cano gigante passando por ele.) Por que pedaços tão pequenos de matéria insignificante precisam de um espaço tão grande para circular?
A primeira resposta é um pouco anticlimática:começamos usando o LHC porque ele já estava lá. O CERN tinha um acelerador anterior (o Large Electron-Positron Collider) que inicialmente ocupou o espaço, e era tão grande para acomodar as colisões de (adivinhou!) elétrons e pósitrons. Então, por que a LEP era daquele tamanho ou até mesmo construída a 328 pés (100 metros) de profundidade?
Ele foi construído no subsolo por um motivo bastante básico:revelou-se mais barato simplesmente escavar um túnel do que comprar terras e mitigar os impactos ambientais [fonte:CERN]. (Também precisava ter um pouco de inclinação para minimizar os custos resultantes da colocação de eixos verticais.) Mas a razão pela qual a LEP tinha uma circunferência tão ampla chega ao cerne de porque o LHC precisa de um ancoradouro amplo, também:A senhora precisava de um belo conjunto de curvas.
As curvas arredondadas do LHC são necessárias para a aceleração que é tão importante para nossos amigos de partículas. Tudo começa com as leis do movimento de Newton, que diz que uma partícula (ou qualquer coisa, por falar nisso - sem trocadilhos) viajará a uma velocidade constante, a menos que seja acionado por uma força. O que isto significa? Essa partícula viajará em linha reta na mesma velocidade, a menos que haja algo usado para acelerá-la.
E esse "algo" é a curva do acelerador circular. Ao contrário de um acelerador linear - onde as partículas viajam em linha reta - um acelerador circular permite que as partículas obtenham energia a cada vez [fonte:The Particle Adventure]. (Os imensos ímãs que dirigem os prótons não estão adicionando energia, mas o campo elétrico está aumentando a aceleração.) Um acelerador circular permitirá que os prótons girem continuamente, ganhando energia, ao mesmo tempo que permite vários pontos para as partículas colidirem - um acelerador linear, claro, teria apenas um ponto de colisão, bem no final.
Responder por que o LHC é circular pode não parecer ter nada a ver com seu tamanho, mas se relaciona. Uma pista menor para os prótons significaria que eles precisariam acelerar mais para acomodar as curvas mais nítidas, e perderia mais energia - e, portanto, a colisão não seria tão forte [fonte:Butterworth]. Portanto, um raio grande é necessário para que a energia das partículas seja alta o suficiente para acelerar e criar colisões.
E não pense que todos os cientistas estão satisfeitos com o tamanho do atual LHC. Há sérias considerações sendo feitas para construir uma pista de 62 milhas (100 quilômetros) que fornecerá um curso ainda mais energético para colisões de partículas [fonte:Pease]. Lembre-se de que quanto maior a energia alcançada, quanto mais massivas as partículas que podem ser encontradas - uma maneira importante de identificar novos indescritíveis, partículas pesadas [fonte:Reich].
Certo, é meio fora do assunto, mas acho que todos nós queremos saber:o que aconteceria se nós tropeçássemos no LHC enquanto os feixes de prótons estivessem fazendo sua mágica? Ninguém está totalmente certo, mas é um bom palpite que você teria um buraco aberto em seu corpo, e talvez um cone de impacto de explosão de prótons, também.
