Fisica II

O GRANDE COLISOR DE HÁDRONS

O maior acelerador de partículas de partículas do mundo o LHC – Large Hádron Collider ou, em português, Grande Colisor de Hádrons. Localizado no CERN (Organização Européia) para Investigação Nuclear na divisa entre França e Suíça. A instalação é feita por ela CERN o maior laboratório europeu de física de altas energias. O grande prêmio das partículas começa nos injetores. Prótons de átomos de hidrogênio ganham velocidade ao percorrer quatro pequenos aceleradores, um em linha reta e três circulares. Quando atingem 19 mil Km/s, são injetados no LHC (partículas feitas de quarks). Em forma de anel com 26.659 metros de circunferência orçado em 4 bilhões o LHC tem dois túneis subterrâneos que funcionam como pistas de 27 Km para a corrida dos prótons. Em cada túnel corre um feixe de prótons, em sentidos opostos, um feixe viajando no sentido horário e outro no sentido anti-horário. Dentro do LHC os feixes continuam acelerando. Isso leva aproximadamente 20 minutos. Na velocidade máxima os feixes fazem 11.245 viagens por segundos ao redor do LHC. Os dois feixes convergem para um dos seis detectores ao longo do LHC. Naquela posição, haverá 600 milhões de colisões por segundo. Os túneis são mantidos a vácuo, para que “retardatários” – como partículas de oxigênio ou nitrogênio do ar – não fiquem no caminho. Ao longo dos túneis existem cavidades de radiofrequência onde rola um campo eletromagnético bem forte. Como os prótons são partículas positivamente carregadas, eles recebem um empurrão extra cada vez que passam pelas cavidades. Isso acelera os prótons a uma velocidade final de aproximadamente 300 mil Km/s, ou seja a velocidade da luz. Como se trata de um “circuito oval”, os prótons sofrem a ação da força centrífuga, que os joga na direção da parede, para eles não “baterem no muro”, perdendo velocidade. O LHC conta com 1746 imãs poderosos, esses imãs exercem uma força magnética perpendicular ao movimento dos prótons e os ajudam a fazer as curvas e por meio deles os cientistas conseguem fazer com que os prótons – as partículas de carga positiva que compõem os átomos – corram pelo gigantesco anel subterrâneo acelerados a 99,99 % da velocidade da luz. Ao colidirem uns com os outros com tamanha energia, esses prótons produzem um seminúmero de partículas elementares. Há seis detectores “plugados“ ao LHC para medir os resultados das colisões de prótons. Os detectores “de raspão“ pelo feixe que vem na direção contrária, como quarks ou seja quando dois prótons colide, dividem-se em partículas ainda menores

Isso inclui partículas subatômicas chamadas quarks e uma força que reduz o impacto chamada glúon. Os quarks são altamente instáveis e decaem em uma fração de segundo. Os detectores coletam informações acompanhando a rota das partículas subatômicas. Depois, eles enviam os dados a uma grade de sistemas de computador. A energia liberada é tão grande que os cientistas também esperam ver a formação das partículas de Higgs. Nos pontos de colisão há quatro detectores, dois deles gigantes - o Atlas e o CMS. As partículas de Higgs são instáveis e duram um milionésimo de bilionésimo de segundo, antes de virarem outras partículas. Como um filme fotográfico, as paredes dos detectores servem para registrar tudo o que se forma após as trombadas. Os detectores identificam posição, energia, massa, velocidade e carga das partículas que surgem após as colisões. Como cada partícula tem características próprias, os detectores precisam ter diferentes camadas, cada uma delas com tecnologia específica para registrar um tipo de partícula. Os sensores do LHC fornecerão dados 40 milhões de vezes por segundo! Toda essa informação será filtrada para aproveitar os dados de "só" cem colisões por segundo. Os detectores Alice e LHC são de médio porte e tem funções específicas: o primeiro tentará criar em laboratório as condições do Universo logo após o Big Bang; o segundo tentará explicar por que o cosmo é todo feito de matéria e não antimatéria. Os detectores de grande porte Atlas e CMS têm os mesmos objetivos, embora usem técnicas diferentes, a ideia é investigar uma gama variada de partículas e subpartículas geradas pela colisão.

Visão geral dos experimentos do LHC

Em um ano, serão armazenados 15 milhões de gigabytes em dados. Milhares de cientistas no mundo ajudarão a analisar tudo. O LHC sozinho custou cerca de 10 bilhões de dólares para ser construído e gerenciado. Isso inclui os salários de milhares de cientistas e técnicos ao redor do mundo, que colaboraram nos dois experimentos que buscam o Higgs independentemente um do outro.Os pesquisadores continuarão a examinar a nova partícula até compreender completamente como ela se comporta. Com isso, eles pretendem entender os 96% do universo que ainda estão escondidos da nossa visão. Isso pode resultar no descobrimento de novas partículas e até mesmo em forças da natureza desconhecida. O LHC não é somente o maior acelerador de partículas, mas também um dos maiores sistemas criogênicos, em que a temperatura dos magnetos supercondutores será de aproximadamente 271 graus negativos, utilizando cerca de 10.080 toneladas de nitrogênio líquido e 60 toneladas de Hélio líquido.

Um dos Principais Objetivos do LHC:

Tentar explicar a origem da massa das partículas elementares. Alguns cientistas acreditam que este equipamento pode provocar uma catástrofe de

dimensões cósmicas, como um buraco negro que acabaria por destruir a Terra. Inclusive está atualmente a decorrer um processo no tribunal do Hawaí que tenta impedir a experiência, até que hajam mais provas de que não existem riscos. Outros ainda acusam o CERN de não ter realizado os estudos suficientes de impacto ambiental. Outra teoria ainda é a de que poderia ocorrer a formação de strange quarks; possibilitando uma reação em cadeia e geração de "matéria estranha", que pode possuir a característica de converter a matéria ordinária em matéria estranha, gerando nova reação em cadeia na qual todo o planeta seria