O Modelo Padrão é a melhor descrição que temos do mundo da física de partículas. É tão robusto e perfeito que, apesar de terem passado muitos anos à procura de fissuras, os físicos ainda não as encontraram. Eles encontraram alguns sinais promissores, mas essa teoria é tão sólida que permanece de pé. Intacto. Os investigadores há muito que sabem que para desenvolver uma nova física e expandir o nosso conhecimento no campo da física de partículas, é essencial derrubar as paredes do Modelo Padrão.
O problema é que fazer isso é muito difícil. Tanto é assim, de facto, que o próprio CERN (Organização Europeia para a Investigação Nuclear) o descreve tal como fizemos no título deste artigo: é necessário tornar possível o impossível. Felizmente, os físicos desta instituição têm um plano. Um projeto muito ambicioso e extraordinariamente promissor que pode nos trazer muitas surpresas durante a próxima década. E o HL LHC (Grande Colisor de Hádrons de Alta Luminosidade ou LHC de alta luminosidade) é o seu protagonista indiscutível.
Do LHC de alta luminosidade ao futuro colisor circular
Se o itinerário planeado pelo CERN continuar como tem feito até agora, o HL LHC estará pronto no final desta década. Em 2030. E será capaz de produzir nada menos que 40 milhões de colisões por segundo. A quantidade de informação que será gerada será tão enorme que, como nos explicou o físico espanhol Santiago Folgueras na conversa que tivemos com ele no início de dezembro, será necessário desenvolver um sistema que seja capaz de analisar o dados em tempo real e tomar uma decisão sobre a colisão que acaba de ocorrer.
O HL LHC produzirá 250 femtobarns reversos por ano até atingir 4.000 durante todo o período de atividade
Este é precisamente o propósito do HL LHC: aumentar drasticamente o número de colisões em comparação com aquelas que ocorreram nas iterações anteriores do LHC. A luminosidade mede, na verdade, quantas colisões potenciais de partículas ocorrem por unidade de área de superfície e tempo. É medido em femtobarns inversos, de modo que cada um deles equivale a 100 bilhões de colisões entre prótons. Claro, estes são trilhões em longa escala, então um femtobarn inverso equivale a 100 milhões de milhões de colisões.
Desde o início das experiências no acelerador, em 2010, até ao final de 2018, momento em que cessou a sua atividade, foram produzidos no seu interior 150 femtobarns inversos. De acordo com o planeamento actual dos técnicos do CERN, as modificações exigidas pelo LHC para aumentar a sua luminosidade deverão ser capazes de produzir 250 femtobarns reversos a cada ano até atingir 4.000 durante todo o período de atividade. É onde está.
Em todo caso, o mais interessante é lembrar que as melhorias que os técnicos do CERN estão introduzindo no LHC respondem à necessidade de encontrar fissuras no Modelo Padrão com o propósito de ampliar a nossa compreensão do mundo das partículas. Algumas das questões que os físicos do CERN esperam responder com a ajuda do HL LHC são: o que é a matéria escura e quais as propriedades que possui, porque é que os neutrinos têm massa e porque não existe antimatéria no Universo. Não há dúvida de que estas são questões emocionantes.
Contudo, o plano dos físicos do CERN não termina com o HL LHC. Quando todos os seus ciclos operacionais finalmente terminarem, esta instituição pretende construir o FCC (Future Circular Collider), um acelerador muito maior que o HL LHC e capaz de alcançar energias muito mais altas. Presumivelmente terá uma circunferência de 100 km (o atual LHC mede 27 km), e sua construção terá início em 2038. O objetivo dos físicos do CERN é que a FCC seja capaz de atingir uma energia de 100 TeV durante a segunda fase do projeto (teraelétron-volts). Para se ter uma ideia precisa do que estamos falando basta lembrar que o atual LHC funciona com energia de 16 TeV. Diante dessa perspectiva é impossível não se emocionar.
Imagem de capa: CERN
Mais informação: CERN
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