Uma liga internacional de cientistas está dando início ao processo de décadas de desenvolvimento do sucessor do Grande Colisor de Hádrons, o maior e mais poderoso acelerador de partículas do mundo.

Mais de 500 cientistas reunidos em Berlim, Alemanha, de 29 de maio a 2 de junho para discutir o futuro da física de partículas. O evento foi organizado pelo Estudo do Colisor Circular do Futuro (FCC), uma colaboração internacional de físicos, e focado no desenvolvimento do próximo Grande Colisor de Hádrons (LHC), que será sete vezes mais poderoso.

Hospedado pelo CERN, a Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear, o LHC está na vanguarda da pesquisa de partículas e acelera feixes de partículas de alta energia em torno de um túnel em loop de 27 quilômetros. Ele colide essas partículas para liberar níveis extremos de energia, e ao fazer isso, procura revelar os elusivos blocos de construção do universo.

Em 2012, o LHC confirmou a existência do bóson de Higgs - a última partícula elementar invisível no modelo padrão da física, aquele que dá massa a toda a matéria em nosso universo. Mas encontrar o bóson de Higgs acabou deixando os físicos com mais perguntas do que respostas.

EuroCirCol, um estudo de quatro anos financiado pela Europa, agora está investigando experimentos futuros e a tecnologia necessária para chegar lá. O projeto está lançando as bases para um acelerador de partículas três vezes maior que o LHC, com ímãs de dupla força que permitem aos pesquisadores esmagar feixes de partículas com uma potência de até 100 tera elétron volts - uma aceleração de partículas aproximadamente equivalente a 10 milhões de descargas atmosféricas.

De acordo com o professor Michael Benedikt, líder da FCC, este salto de energia poderia nos permitir localizar partículas anteriormente não observadas ainda mais pesadas do que o bóson de Higgs, que daria uma visão mais profunda das leis que governam o universo.

"Quando você olha para coisas como o movimento das galáxias, vemos que só podemos entender e explicar cerca de 5% do que observamos, "diz o Prof. Benedikt, que também é o coordenador do projeto EuroCirCol.

"Mas com questões como o chamado problema da matéria escura, que está ligado ao fato de que galáxias e estrelas não estão se movendo como você esperaria, a única explicação que temos é que deve haver matéria que não vemos que distorce o movimento de acordo. "

Outra questão que deve ser feita é por que um novo colisor é necessário durante a construção do LHC, a maior instalação científica do mundo, só foi concluído em 2008 e custou cerca de EUR 4 bilhões.

Para começar, o LHC não está parado. Ele está caçando por mais partículas e assinaturas da física até meados da década de 2020, após o qual deve ser atualizado por dez anos com uma taxa aumentada de colisões de partículas.

E o fato de o LHC ter levado oficialmente quase 30 anos para ser criado, desde o planejamento inicial até apertar o botão, significa que os pesquisadores já devem começar a traçar para seu sucessor.

Professor Carsten P. Welsch, chefe de física da Universidade de Liverpool, afirma que o desejo da humanidade de compreender os princípios básicos da natureza não é o único motivador dessa ciência.

"A beleza da física é que temos essas duas vertentes, "disse o Prof. Welsch, que também é o coordenador de comunicações da EuroCirCol. "Por um lado, é fazer essas perguntas fundamentais, mas por outro lado, não podemos esquecer que quase sempre há um link direto para aplicativos que beneficiam a sociedade imediatamente. "

Tim Berners-Lee, um cientista britânico do CERN, inventou a World Wide Web em 1989, mas o LHC também levou a outros avanços, como terapias hadrônicas para o tratamento de câncer e avanços em imagens médicas.

De acordo com o Prof. Welsch, o próximo LHC pode levar a materiais mais resistentes à radiação que podem transportar maior poder, que é aplicável a futuros reatores nucleares e redes de energia.

"Da mesma forma, os ímãs de alto campo encontrarão aplicações diretas em hospitais onde tecnologias como varreduras de ressonância magnética podem melhorar suas resoluções com intensidades de campo magnético aumentadas. "

Física futura

O Prof. Benedikt está confiante de que os conceitos de design do acelerador "levarão ao desempenho que desejamos e precisamos". Um protótipo do sistema avançado de vácuo de feixe criogênico necessário para o FCC já está sendo testado na Alemanha, mas seja qual for o conceito final, O professor Benedikt diz que 2018 moldará os requisitos técnicos e alimentará o estudo da FCC para dar início aos preparativos.

A formidável façanha de criar o próximo LHC exigiria cooperação global, financiamento pesado e pesquisadores ainda ativos em 20 anos, a essa altura, o professor Welsch calcula que já terá se aposentado.

É por isso que ele diz que grande parte do evento FCC é dedicado à divulgação; tentando escolas e o público com futebol de prótons, um túnel LHC interativo, e aceleradores de realidade aumentada.

O professor Welsch diz que o último permite que qualquer pessoa crie seu próprio acelerador de partículas virtual usando um aplicativo de smartphone que transforma cubos de papel impressos com códigos QR em componentes de alta tecnologia.

"Eu coloquei uma caixa de papel sobre a mesa, a câmera e o aplicativo o veem como uma fonte de partículas de íons na mesa do meu escritório - semelhante ao Pokémon Go - e aqui eu posso ver as partículas voando por toda a minha mesa. Adicionando uma segunda caixa, Eu posso ver como um ímã dobra minhas partículas e assim por diante. "

Ele diz que esse alcance é vital não apenas para trazer as próximas gerações para a ciência, mas também para garantir que qualquer pessoa ainda possa se conectar e se entusiasmar com pesquisas mais especializadas.

"Tivemos filhos de sete anos, quem, quando questionados sobre o que estão fazendo, diga a suas mães que eles estão desviando partículas carregadas usando ímãs dipolares. "