Se tudo correr como planejado, o LHC de Alta Luminosidade (HL-LHC) estará pronto até o final desta década. Em 2029, ou, no máximo, em 2030. Este acelerador de partículas será uma ferramenta fundamental para os físicos do CERN (Organização Europeia para a Investigação Nuclear) na procura da tão esperada nova física que com um pouco de sorte nos levará além das paredes sólidas do modelo padrão. Prepará-lo não é fácil, mas felizmente, os engenheiros e cientistas envolvidos no seu projeto e construção já superaram vários desafios importantes que nos convidam a olhar para o futuro com otimismo.
Em meados de março, os porta-vozes do CERN anunciaram que os novos ímãs de nióbio-estanho para o acelerador estavam prontos. Sua liga exótica adquire supercondutividade ao ser resfriada com hélio supercrítico até atingir a temperatura de -269 ºC. Essa propriedade é muito importante, não há dúvidas, mas seu verdadeiro superpoder é justamente consequência dessa característica: esses ímãs são capazes de gerar um campo magnético de 12 Tesla. É realmente ultrajante.
Para contextualizar este número basta notar que a intensidade do campo magnético da Terra na superfície do nosso planeta varia entre 25 e 65 microtesla (um microtesla equivale a um milionésimo de tesla). Como podemos imaginar, há uma boa razão que explica porque os técnicos do LHC Eles precisam de ímãs tão poderosos neste ciclo de funcionamento do acelerador de partículas: para aumentar a sua luminosidade é essencial que os feixes de hádrons permaneçam confinados com muita precisão nos pontos de colisão dos detectores ATLAS e CMS.
O HL-LHC pretende dar-nos respostas a algumas das grandes questões
Para aumentar a luminosidade do acelerador e passar dos 150 femtobarns inversos ocorridos entre 2010 e 2018 para um número várias ordens de grandeza superior, é necessário atuar, como acabamos de ver, sobre um dos subsistemas críticos desta máquina : seus ímãs. Como podemos imaginar, os de nióbio e estanho que estão sendo instalados são muito sofisticados. Na verdade, são semelhantes aos ímanes supercondutores da próxima geração que serão colocados no exterior da câmara de vácuo do ITER com o objectivo de confinar o plasma no seu interior.
A luminosidade de um acelerador de partículas refere-se ao número de partículas que ele é capaz de colidir. Este parâmetro é medido em femtobarns inversos
Em qualquer caso, antes de prosseguirmos é importante lembrar que a luminosidade de um acelerador de partículas refere-se ao número de partículas que ele é capaz de colidir. Este parâmetro é medido em femtobarns inversos, de modo que cada um deles equivale a 100 bilhões de colisões entre prótons. Claro, estes são bilhões em uma escala longa, então um femtobarn inverso é 100 milhões de milhões de colisões. Como podemos imaginar, um maior número de colisões entre partículas permite aos cientistas reunir mais informações, para que, uma vez analisadas minuciosamente, possam ajudá-los a inferir novos conhecimentos.
No final de Setembro passado, os porta-vozes do CERN confirmaram que tinham testado com sucesso um protótipo de íman concebido e fabricado em Itália, que também é necessário para o funcionamento correcto do HL-LHC. Na verdade, esta revisão do acelerador incorpora vários tipos diferentes de ímanes, pelo que vários países são responsáveis pelo seu ajuste fino. Itália e China são dois deles. Em termos gerais, a principal tarefa destes ímanes é corrigir a trajetória das partículas que estão a ser aceleradas para maximizar o número de colisões. Pelos cálculos dos técnicos do HL-LHC, serão necessários quatro desses ímãs e dois sobressalentes. Serão feitos de nióbio e titânio.
O facto de os testes com o protótipo destes ímanes terem corrido bem é um grande avanço. E é porque, como acabamos de ver, o HL-LHC precisa deles para cumprir o seu propósito. E, em última análise, o seu objectivo é ajudar os físicos a encontrar a resposta para algumas das as perguntas mais interessantes que a física atual propõe. Quem sabe, na próxima década, os físicos do CERN poderão descobrir a natureza da matéria escura e da energia; sob quais condições ocorre a quebra da universalidade do leptão descrita pelo modelo padrão ou como os neutrinos adquirem sua massa. Se assim for, o HL-LHC terá cumprido a sua missão. Cruzemos os dedos.
Imagem de capa: CERN
Mais informação: CERN
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