Física na Veia!

Arquivo : CMS

LHC: dez anos acelerando a Ciência
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Prof. Dulcidio Braz Júnior

(Vídeo oficial do CERN no Youtube)

 

Em 10 de setembro de 2008, há exatos dez anos, dois pontinhos em uma tela do centro de controle do CERN – Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear sinalizaram a primeira vez em que prótons¹ circularam no LHC – Large Hadron Collider, encerrando a era de projeto e construção da grande máquina e marcando definitivamente a sua real funcionalidade.

No vídeo acima, divulgado hoje pelo canal do CERN no Youtube, Lyn Evans, líder do projeto LHC, e Lucio Rossi, líder do projeto High-Luminosity² LHC, recordam este dia histórico e como a máquina, depois de algumas paradas técnicas para upgrades, progrediu nos últimos 10 anos e agora caminha uma atualização que vai torná-la ainda mais poderosa.

 

CERN_control_centre_fachada.jpg
Detalhe da fachada do CERN Control Centre (arquivo pessoal)

 

O vídeo foi feito no CERN Control Centre, um local que, como sugere o nome, centraliza o controle técnico de tudo o que acontece no CERN e que mostro na imagem abaixo que eu mesmo fiz em 2010 quando participei da Escola de Física do CERN 2010 como bolsitas da CAPES num programa da SBF – Sociedade Brasileira de Física. (Falo sobre esta incrível experiência pessoal em alguns posts do Física na Veia! no Steemit. Confira: post 1post 2 e post 3)

 

CERN_control_centre.jpg
Vista geral do interior do CERN Control Centre (arquivo pessoal)

 

Note no vídeo, aos 2:26, que um cientista abre uma garrafa de champagne, ato bastante comum entre os pesquisadorse em eventos de sucesso.

Na minha visita ao centro de controle do CMS – Compact Muon Solenoid, dentre toda a parafernália tecnológica, não pude deixar de notar sobre um armário um grande quantidade de garrafas de champagne vazias. Veja você mesmo na imagem abaixo feita através do vidro que isola a sala de controle.

Champagne_CMS_0.jpg.
Interior do centro de controle do CMS e as garrafas vazias sobre o armário (arquivo pessoal)

 

Conseguiu ver as garrafas? Vou dar um zoom na imagem para facilitar.

Champagne_CMS.jpg
Interior do centro de controle do CMS e as garrafas vazias sobre o armário (arquivo pessoal)

 

As garrafas ficam ali como se fossem troféus pois foram abertas em momentos especiais onde algo importante para a Ciência aconteceu. Cada garrafa tem, portanto, uma história própria.

Vale lembrar que em 2012 dois experimentos do LHC confirmaram a existência do Bóson de Higgs que rendeu Nobel de Física logo em 2013. Conto melhor esta história neste post (também na versão do Física na veia! no Steemit).

 

Abraço do prof. Dulcidio. E Física na veia!

 


¹ No LHC, átomos de hidrogênio são a fonte de prótons a serem acelerados. Cada átomo de hidrogênio tem seu único elétron arrancado por uma descarga elétrica, restando apenas o núcleo, um caroço central que nada mais é do que um próton. Estes prótons od hidrogênio ionizado são então acelerados por um complexo de aceleradores até o quinto e último estágio que é o LHC propriamente dito. Na prática, dois feixes de prótons viajam no anel do LHC em sentidos opostos. Em quatro grandes experimentos, bobinas poderosas forças os feixes a se cruzarem, resultando em colisões que são registradas por detectores.

² O LHC passará por um severo upgrade e então passará a chamar-se High-Luminosity LHC. A máquina terá a sua luminosidade (a razão entre o número N de eventos detectados em um determinado intervalo de tempo t e a seção transversal de interação σ) aumentada por um fator 5 o que fará com que a quantidade de dados coletada seja cerca de 10 vezes maior que a atual. Estas melhorias permitirão estudos ainda mais profundos que pretendem testar diversas teorias que vão além do Modelo Padrão de Partículas Elementares. O High-Luminosity LHC está previsto para estar funcional em 2026.


Este texto também foi publicado no Física na veia! (no Steemit) neste link.

Bóson de Higgs: cinco anos da histórica descoberta
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Prof. Dulcidio Braz Júnior

Seminário do CERN em 4 de julho de 2012. (Imagem: Maximilien Brice, Laurent Egli / CERN)

 

Em 4 de julho de 2012, portanto há exatos cinco anos, durante um seminário no CERN – Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear que fica em Genebra, na Suíça, porta-vozes dos experimentos ATLAS – A Toroidal LHC ApparatuS e CMS – Compact Muon Solenoid, dois dos quatro principais experimentos realizados no LHC – Large Hadron Collider, fizeram um anúncio histórico: a descoberta de uma partícula com características compatíveis com o tão procurado bóson de Higgs. Confira post daqui do blog (ainda na plataforma antiga) cobrindo o fato histórico.

O bóson de Higgs vinha sendo exaustivamente procurado desde os anos 60 do século passado. Responsável por conferir massas às outras partículas, encontrá-lo era condição fundamental para validar o Standard Model (Modelo Padrão de Partículas Elementares). Mas a partícula proposta teoricamente parecia brincar de esconde-esconde com os cientistas! Na verdade, nenhum acelerador de partículas antes do LHC tinha energia suficiente para revelar a partícula “maldida” que, por conta de uma confusão editorial, passou a ser chamada — especialmente pela mídia desinformada e/ou sensacionalista — de “partícula de Deus” (confira detalhes dessa história aqui).

Quando participei da Escola de Física do CERN 2010, todos os cientistas com quem pude conversar lá no CERN tinham certeza de que o bóson de Higgs existia e acabaria aparecendo em algum experimento porque, de um total de 61 partículas previstas pelo modelo, apenas uma, o próprio bóson de Higgs, ainda não havia sido observado/confirmado. Eles alegavam que seria muita ironia o modelo falhar depois de tanto sucesso. E não deu outra! O LHC, desenhado para tentar “enxergar” o bóson de Higgs, dentre outras coisas, obteve sucesso e encerrou importante capítulo da Física de Altas Energias! Mas existem muitas outras perguntas a serem respondidas. E, talvez, perguntas que ainda nem sonhamos fazer acerca do mundo subatômico. Em Ciência, o livro não tem fim, é um capítulo atrás do outro!

O tempo passou rápido. Lá se foram cinco anos! O que será que os incríveis experimentos do LHC ainda vão nos trazer de novidades? A expectativa é enorme.  E o sonho gigante! Na dúvida sobre os limites do LHC, que tem quase 27 km de extensão e capacidade para operar em até 14 TeV por colisão próton-próton, já existe projeto de um novo acelerador de partículas nas dependências do CERN, ainda maior, com extensão entre 80 km e 100km, e que vai operar com ainda mais energia para tentar “ver” com mais detalhes as entranhas da matéria.

Esquema do novo acelerador de partículas que pretende superar o LHC (Fonte: CERN)

Pela relevância científica, a descoberta do bóson de Higgs rendeu Nobel de Física 2013 para os físicos François Englert e Peter Higgs, fato também documentado por mim em post aqui no Física na veia!.


Para ver (e relembrar)

Trechos em vídeo do histórico seminário do CERN de 4 de julho de 2012.


Para saber mais


Já publicado no Física na Veia!

(*) Post na plataforma antiga do blog

Uma canção de amor para a Física de Partículas
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Prof. Dulcidio Braz Júnior


Paródia de “Collide”, interpretada por Howie Day, compositor/cantor da versão original

 

Em 2015, Sarah Charley, gerente de comunicações dos EUA para os experimentos do LHC – Large Hadron Collider, o grande acelerador/colisor de hádrons, teve a ideia de fazer uma paródia da canção “Collide” de autoria do cantor e compositor americano Howie Day. Com a ajuda de três estudantes americanos de graduação em Física, a ideia virou realidade.

A inspiração começou pelo título original da canção que sugere uma “colisão” ao falar do encontro romântico entre duas pessoas. Por analogia, a paródia foi escrita do ponto de vista de um próton¹.  Para quem conhece o funcionamento do LHC, faz todo o sentido! No LHC, que é o maior acelerador/colisor de partículas construído pelo homem e que opera no CERN – Organização Europeia para Pesquisa Nuclear em Genebra,  na Suíça, dois feixes² de prótons, viajam em sentidos opostos a quase velocidade c da luz no vácuo, percorrendo os 27 km de extensão do anel subterrâneo do acelerador. Em quatro regiões específicas do anel, onde estão instalados os enormes e sofisticados detectores de partículas dos quatro maiores experimentos na incrível máquina (ATLAS, CMS, ALICE e LHCb), os feixes de prótons se cruzam. Deste cruzamento peculiar, forçado por eletroímãs supercondutores, há grande probabilidade de prótons se encontrarem e colidirem. E são exatamente estas colisões que são registradas pelo equipamento para posterior análise e estudo detalhado em busca de novas partículas³ oriundas da “tijolada” e também sobre uma possível Física de Partículas que vá além do Modelo Padrão de Partículas Elementares4.

Alguns detectores do LHC aparecem em vários pontos do videoclipe.

Foi assim que, em 2012, foi confirmada a existência da partícula de Higgs que rendeu Nobel de Física em 2013.

Uma versão amadora da paródia “Collide” foi gravada em vídeo por pesquisadores do CERN em 2015. Confira-a aqui. E fez bastante sucesso, pelo menos no meio científico. Tanto que o CERN, através da sua conta no Twitter, enviou o material para Howie Day, proprietário da canção original. Após uma breve troca de mensagens, Howie Day decidiu gravar a própria versão da paródia com a instrumentação original da canção. E registrou tudo num videoclipe durante visita ao CERN. O divertido material, publicado oficialmente hoje no Youtube, você pode assistir na janela de vídeo lá do topo do post. A letra da paródia, repleta de ideias de Física, reproduzo abaixo.

_________________________

Collide (paródia)

The beam is starting
The power is on
This is our parting
Goodbye my baryon
Yeah
We counter-rotate
I see you pass by
Till we make argon and lead tungstate
Light up again

Out of the depths of space and time
Even the bosons cannot hide
As the momentum starts to climb
I somehow find
You and I
Collide

The theories you know
We test their ground
Is there another Higgs?
Can SUSY still be found?

Out of the depths of space and time
Even the gluons cannot hide
As the momentum starts to climb
I somehow find
You and I
Collide

Dark Matter
2HDM
And Gravitons

Out in the depths of space and time
Even the sea-quarks cannot hide
Out of the mess we leave behind
What will they find
When you and I
Collide
What will they find
When you and I
Collide

What will they find
When you and I
Collide

_________________________

A versão original de “Collide”, que inspirou a paródia, você assiste logo abaixo.


“Collide” original, interpretada por Howie Day

NOTAS
(1) O próton é classificado como bárion por ser composto por três partículas ainda menores e elementares chamadas de quarks. Toda partícula assim constituída é um bárion
(2) Os feixes (beams) de prótons são acelerados por um complexo de aceleradores que culmina no LHC.
(3) Dentre as novas partículas pode(m) estar alguma(s) que nos aponte(m) a natureza da matéria escura, matéria que permeia todo o Universo mas que não emite luz. Sabemos de sua existência pelos efeitos gravitacionais que produz.
(4) Muitos cientistas apostam na SUSY ou Supersimetria, teoria que extrapola o Modelo Padrão de Partículas Elementares que foi comprovado com a comprovação da partícula de Higgs 2012, a última que faltava no quebra-cabeças.

Para saber mais


Já publicado no Física na Veia!

(*) Post na plataforma antiga do blog

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