Saiba como se envolver no CERN
Uma vista aérea do LHC
(Crédito: CERN)
O Large Hadron Collider (LHC) é de longe o mais poderoso acelerador de partículas construído até à data. Após uma atualização, o LHC agora opera com uma energia que é 7 vezes maior do que qualquer máquina anterior! O LHC está baseado no Laboratório Europeu de Física de Partículas CERN, perto de Genebra na Suíça. O CERN é o maior laboratório do mundo e é dedicado à busca da ciência fundamental.
O LHC permite aos cientistas reproduzir as condições que existiam num bilionésimo de segundo após o Big Bang, colidindo feixes de protões ou iões de alta energia a velocidades colossais, próximas da velocidade da luz. Este foi o momento, há cerca de 13,7 bilhões de anos, em que se acredita que o Universo começou com uma explosão de energia e matéria. Durante estes primeiros momentos todas as partículas e forças que moldam o nosso Universo surgiram, definindo o que vemos agora.
Evolução do Universo após o big bang
(Crédito: CERN)
O LHC é exactamente o que o seu nome sugere – um grande colisor de hadrões (qualquer partícula constituída por quarks). Estritamente, LHC refere-se ao colisor; uma máquina que merece ser rotulada de “grande”, não só pesa mais de 38.000 toneladas, mas corre por 27 km em um túnel circular a 100 metros abaixo do solo. As partículas são impelidas em duas vigas que circundam o LHC até velocidades de 11.000 circuitos por segundo, guiadas por imãs supercondutores maciços! Estes dois feixes são então feitos para se cruzarem e algumas das partículas esmagam a cabeça uma sobre a outra.
No entanto, o colisor é apenas uma das três partes essenciais do projecto LHC. As outras duas são:
Manutenção na linha de feixe do LHC
(Crédito: CERN)
- Os Detectores
Cada um dos quatro detectores principais está sentado em grandes câmaras ao redor do anel LHC para detectar os resultados da colisão das partículas. ATLAS, ALICE, CMS e LHCb. - Worldwide LHC Computing Grid (WLCG)
Uma rede global de computadores e software que é essencial para processar as massas de dados registrados por todos os detectores LHC.
O LHC é verdadeiramente global no escopo porque o projeto LHC é apoiado por uma enorme comunidade internacional de cientistas e engenheiros. Trabalhando em equipes multinacionais em todo o mundo, eles estão construindo e testando equipamentos e softwares, participando de experimentos e analisando dados. O Reino Unido tem um papel importante no projeto e tem cientistas e engenheiros trabalhando em todas as principais experiências.
No Reino Unido, engenheiros e cientistas em 20 locais de pesquisa estão envolvidos no projeto e construção de equipamentos e análise de dados. Os pesquisadores britânicos estão envolvidos com todos os quatro principais detectores e com o computador GRID. O pessoal britânico baseado no CERN tem papéis de liderança na gestão e execução do colisor e dos detectores.
LHC Computing Grid Globe into the computer center
(Crédito: CERN)
O custo total de construção do LHC foi de aproximadamente £3.74 bilhões, composto de três componentes principais1:
- O Acelerador (£3 bilhões)
- Os Experimentos (£728 milhões)
- Os Computadores (£17 milhões)
O custo total foi compartilhado principalmente pelos 20 Estados Membros do CERN, com contribuições significativas das seis nações observadoras.
O projecto LHC envolveu 111 nações na concepção, construção e teste de equipamento e software, e agora continua com a sua participação em experiências e análise de dados. O grau de envolvimento varia entre os países, com alguns capazes de contribuir com mais recursos financeiros e humanos do que outros.
1 CERN, Ask an Expert
Muitas das universidades do Reino Unido estão contribuindo para o CERN através da pesquisa e do apoio à ciência de uma forma ou de outra. Mas existem notavelmente 20 universidades com centros LHC do Reino Unido:
- Universidade de Brunel (Grupo HEP)
- Imperial College – University of London (Grupo HEP)
- Lancaster University (Grupo HEP)
- Oxford University (Grupo PP)
- Queen Mary – University of London (PP Group)
- Royal Holloway – University of London (PP Group)
- STFC Rutherford Appleton Laboratory (PPD Group)
- University College London (HEP Grupo)
- Universidade de Birmingham (Grupo EPP)
- Universidade de Bristol (Grupo PP)
- Universidade de Cambridge (Grupo HEP)
- Universidade de Durham (Grupo IPPP, CPT)
- Universidade de Edimburgo (Grupo PPE, Grupo PPT)
- Universidade de Glasgow (Grupo PPE, Grupo PPT)
- Universidade de Liverpool (Grupo PP)
- Universidade de Manchester (Grupo PP)
- Universidade de Sheffield (Grupo PP)
- Universidade de Sussex (Grupo EPP, Grupo TPP)
- Universidade de Swansea (Grupo TPP)
- Universidade de Warwick (Grupo EPP)
O LHC foi construído num túnel originalmente construído para um colisor anterior, o LEP (Large Electron Positron collider). Esta foi a solução mais económica para construir tanto o LEP como o LHC. Foi mais barato construir um túnel subterrâneo do que adquirir o terreno equivalente acima do solo. Colocar a máquina no subsolo também reduz muito o impacto ambiental do LHC e actividades associadas.
A rocha que envolve o LHC é um escudo natural que reduz a quantidade de radiação natural que atinge o LHC e isto reduz a interferência com os detectores. Vice-versa, a radiação produzida quando o LHC está em funcionamento é protegida em segurança para o ambiente circundante por 50 – 100 metros de rocha.
Pode o LHC fazer um novo universo?
Por vezes as pessoas referem-se ao LHC a recriar o Big Bang, mas isto é enganador. O que eles realmente querem dizer é:
- recrever as condições e energias que existiam pouco depois do início do Big Bang, não o momento em que o Big Bang começou
- recrever condições numa escala minúscula, não na mesma escala do Big Bang original
- recrevendo energias que estão continuamente a ser produzidas naturalmente (por raios cósmicos de alta energia que atingem a atmosfera da Terra) mas à vontade e dentro de detectores sofisticados que rastreiam o que está a acontecer
No Big Bang – por isso não há possibilidade de criar um novo Universo.
CERN nunca esteve envolvido em pesquisas sobre energia nuclear ou armas nucleares, mas tem feito muito para aumentar nossa compreensão da estrutura fundamental do átomo.
O título CERN é na verdade um remanescente histórico, do nome do conselho que foi fundado para estabelecer uma organização européia de pesquisa em física de classe mundial. CERN significa “Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire” (ou Conselho Europeu para a Pesquisa Nuclear). Na época em que o CERN foi criado (1952 – 1954) a pesquisa física estava explorando o interior do átomo, explicando a palavra “nuclear” em seu título. O Conselho foi dissolvido quando a nova organização (a Organização Europeia de Pesquisa Nuclear) foi formada, mas o nome CERN permaneceu.
É altamente improvável, por duas razões principais:
Em primeiro lugar, o CERN e os cientistas e engenheiros que lá trabalham e suas pesquisas não têm interesse na pesquisa de armas. Eles se dedicam a tentar entender como o mundo funciona, e definitivamente não como destruí-lo.
Segundamente, os feixes de partículas de alta energia produzidos no LHC requerem uma enorme máquina que consome 120MW de potência e contém 91 toneladas de hélio líquido super-refrigerado. Os próprios feixes têm muita energia (o equivalente a um comboio Eurostar inteiro que viaja a velocidade máxima), mas só podem ser mantidos no vácuo. Se lançados na atmosfera, os feixes interagem imediatamente com os átomos no ar e dissipam toda a sua energia numa distância extremamente curta.
O LHC produz realmente energias muito elevadas, mas estes níveis de energia estão restritos a pequenos volumes dentro dos detectores. Muitas partículas de alta energia, de colisões, são produzidas a cada segundo, mas os detectores são projetados para rastrear e parar todas as partículas (exceto neutrinos), pois capturar toda a energia das colisões é essencial para identificar quais partículas foram produzidas. A grande maioria da energia das colisões é absorvida pelos detectores, ou seja, muito pouca da energia das colisões é capaz de escapar.
Colisões com energias muito superiores às da experiência são bastante comuns no universo! Mesmo a radiação solar bombardeando nossa atmosfera pode produzir os mesmos resultados; as experiências fazem isso de uma maneira mais controlada para o estudo científico. O principal perigo destes níveis de energia é para a própria máquina LHC. O feixe de partículas tem a energia de um trem Eurostar viajando a toda velocidade e se algo acontecer para desestabilizar o feixe de partículas há um perigo real de que toda essa energia seja desviada para a parede do tubo do feixe e os ímãs do LHC, causando muitos danos.
O LHC tem vários sistemas de segurança automáticos que monitoram todas as partes críticas do LHC. Se algo inesperado acontecer (falha de energia ou de ímã, por exemplo) o feixe é automaticamente ‘despejado’ ao ser esguichado em um túnel cego onde sua energia é dissipada com segurança. Tudo isso acontece em milissegundos, o que significa que as partículas teriam navegado apenas menos de 3 circuitos antes de o despejo estar completo.
Contactos
Charlotte Jamieson
UK CERN Liaison and Accelerator Programme Manager
Tel: +44 (0)1793 442 027
Anthony Davenport
Gerente de Suporte do Programa
Tel: +44 (0)1793 442 004
Visitar o site do CERN
Para consultas de mídia por favor telefone: +44 (0)1235 445 627