O que os físicos veem ao observar as colisões de partículas não é basicamente nada parecido com esta reprodução. Hemera / ThinkStock Lembra-se de quando o Grande Colisor de Hádrons - aquele destruidor de partículas massivo localizado nas profundezas do solo no campo pastoral da Suíça - foi inaugurado em 2008? Lembra como destruiu todo o nosso universo ao criar um buraco negro que nos engoliu inteiros e nos engoliu direto para o apocalipse?
Ou talvez você não se lembre disso.
Talvez o que você esteja pensando é aquela época em que o LHC começou a funcionar na esteira de um exagero incessante sobre como ele poderia destruir o planeta. Mas então, começou, e você comeu um sanduíche de peru no almoço e ganhou uma multa de estacionamento naquele dia. O mundo, pareceu, contínuo.
Então, vamos tirar uma coisa do caminho antes de mergulhar no mundo emocionante das colisões de partículas:Assim como o primeiro dia do primeiro feixe foi para o não físico típico, eles não são tão emocionantes.
Agora, antes que os físicos de poltrona e físicos reais se irritem, vamos reconhecer isso, claro, colisões de partículas são empolgantes em um fundamental, nível universal. As colisões de partículas são o equivalente aos físicos de agarrar o universo e golpeá-lo na cabeça, perguntando se esta coisa está ligada. Ao estudar as colisões de partículas, podemos avaliar não apenas o que pode ter ocorrido logo após o nascimento do nosso universo, mas podemos julgar como as peças primárias da matéria funcionam e interagem.
Em outras palavras:é um grande negócio.
E ainda. Apesar de toda a conversa sobre acelerar e esmagar, sobre prótons viajando quase na velocidade da luz, sobre colisões tão monumentais que as pessoas costumavam pensar que eles nos fariam em pedaços ... o que os cientistas realmente veem não tem nenhuma semelhança com os últimos 30 fogos de artifício, minutos destrutivos de seu blockbuster de verão típico. Nem mesmo quando você leva em conta que há 600 milhões de colisões por segundo acontecendo quando a coisa está ligada [fonte:CERN].
Não é apenas o anticlímax de toda aquela tagarelice de fim do mundo que não está dando certo. É isso que os físicos veem quando os prótons colidem, acaba sendo ... dados.
Para ser justo, são muitos e muitos dados. Embora fosse incrível se os físicos estivessem assistindo a uma tela que mostrasse prótons explodindo como fogos de artifício - iluminada com rótulos como "múon!" ou "Higgs!" para se identificarem facilmente - são na verdade números e representações gráficas coletadas pelos detectores que "mostram" aos físicos o que acontece durante as colisões.
Os físicos procuram muitos dados diferentes ao estudar colisões de partículas. Isso significa que não há apenas um sinal a ser observado - ou mesmo apenas um tipo de detector a partir do qual medir. Em vez de, eles contam com vários tipos diferentes de detectores para dar pistas sobre o que estão observando.
Primeiro, eles estão olhando para onde as partículas produzidas na colisão de prótons estão indo. Um dispositivo de rastreamento pode informá-los imediatamente de algumas coisas, como a carga da partícula (o positivo se curva para um lado, negativo o outro) ou o momento da partícula (alto momento vai em linha reta, espirais baixas apertadas). Agora lembre-se, eles não estão olhando para a trilha real de uma partícula. Em vez de, eles estão olhando para os sinais elétricos que um computador registrou, que pode ser representado graficamente em uma reprodução do caminho [fonte:CERN].
Um dispositivo de rastreamento não pega partículas neutras, então eles são identificados em um calorímetro. Um calorímetro mede a energia conforme as partículas são interrompidas e absorvidas. Você pode dizer aos físicos coisas muito específicas, uma vez que um certo tipo de calorímetro mede elétrons e fótons, enquanto outro está no caso de prótons e píons [fonte:CERN]. A detecção de radiação também mede a velocidade das partículas. Os físicos estudam todos esses pequenos identificadores para determinar o que acontece com as partículas durante e logo após uma colisão.
Todas essas ferramentas e as evidências que coletam são o que os cientistas estão observando para determinar o que aconteceu durante uma colisão. Depois disso, é hora de investigar qualquer resultado estranho ou significativo que eles encontrem. Um bom exemplo disso foi a descoberta do bóson de Higgs, uma pequena partícula que permeia o universo, adicionar massa às partículas. Os físicos estudaram os conjuntos de dados das colisões para ver se o campo de Higgs dispararia uma partícula sobressalente (um bóson de Higgs) quando dois prótons fossem esmagados. A ideia era como observar dois riachos de serpente d'água em uma praia de areia:cada riacho por si só poderia correr suavemente pela areia, mas se eles colidissem de repente, um grão de areia pode chutar.
Esse grão de areia não era um flash na tela. Em vez de, foram dados cuidadosamente plotados coletados de várias colisões. Esses números eram, até certo ponto, probabilidades matemáticas. Outros experimentos determinaram onde precisamos olhar ao encontrar o equivalente em massa (e, portanto, a existência) do Higgs [fonte:Preuss].
Os cientistas também sabiam que se o Higgs existisse, ele teve que agir de algumas maneiras específicas (como o modo como decaiu em outras partículas). Então, quando eles viram um excesso de eventos além do que foi previsto em um gráfico de dados, eles ficaram entusiasmados - e podiam começar a julgar se o sinal que estavam vendo nos dados era algo novo [fonte:CERN]. No caso do Higgs, isso foi.
Então, não - os físicos de partículas não conseguem ver buracos negros ou mesmo mini-Big Bangs quando ocorrem colisões. O que eles veem é a evidência de que certas partículas explodiram durante o esmagamento, e dados que indicam que o que viram era parte de um modelo previsível maior - ou se eles têm ainda mais sorte, todo um novo caminho de descoberta.
Embora seja ótimo ver uma "colisão" incrível na tela e, em seguida, assistir a uma partícula verde neon aparecer que nunca foi vista antes, não descure o quão excitante deve ser para os físicos de partículas na realidade. Obter um monte de dados que apontam para algo espetacular deve ser emocionante, no seu direito, mesmo que isso não signifique uma partícula acenando para você na tela grande.
