LHC está mais potente e novas descobertas estão por vir
Os cientistas do maior acelerador de partículas do mundo (LHC), fizeram um registro preciso da cachoeira confusa de partículas produzidas no momento em que dois feixes de prótons se chocam em alta velocidade. Os resultados poderiam ajudar os pesquisadores a descobrirem novos tipos de partículas, semelhantes ao famoso bóson de Higgs. Pesquisadores do Grande Acelerador de Hádrons suíço, enviaram dois feixes de prótons em direções opostas e depois fizeram com que esses prótons se chocassem no mais alto nível energético já alcançado pelo LHC. A pesquisa é parte do experimento CMS, que significa Solenoide de Múon Compacto, que é um detector de partículas. Para cada uma das 150.000 colisões próton-próton, os pesquisadores identificaram que cerca de 22 partículas carregadas (hádrons) foram produzidas.
Os cientistas queriam criar um instantâneo de uma colisão "típica" entre dois feixes de prótons, o que poderia ajudar os pesquisadores a analisarem o ruído de fundo para obterem novos efeitos. Modelos de previsões anteriores detectavam novas partículas com estimativas confiáveis, porém, com uma certeza de 30 a 40%, o que poderia ser extremamente problemático para a detecção de partículas raras, segundo os pesquisadores.
Para obterem uma contagem precisa do número de partículas produzidas em uma colisão de prótons média, a equipe analisou dados com o imã do LHC desligado. Isto significa que os cientistas podem contar com precisão o número de partículas carregadas, porque elas chegam de fato no detector CMS, em vez de irem para o campo magnético ficando no tubo de feixe principal do colisor, disse Yen-Jie Lee, professor assistente de física do MIT e um dos principais pesquisadores do estudo.
A intensidade energética do acelerador de partículas aumentou em 60% - de 7 TeV (tera elétron-volts) para 13 TeV - em todos os seus experimentos, que duraram de 2010 a 2013. Ainda uma pequena quantidade de energia; 1 TeV é aproximadamente a mesma energia do movimento de um mosquito voando. Dentro de um próton, porém, estes tera elétron-volts são espremidos num espaço um milhão de vezes menor que o tamanho de um mosquito, segundo o CERN, que opera o LHC. Com o aumento na energia de impulso do LHC, estima-se que 30% mais partículas são produzidas nas colisões.
O aumento da energia também proporciona aos físicos uma melhor chance de descobrir novas partículas semelhantes ao famoso bóson de Higgs ("Partícula de Deus"), que foi detectada pela primeira vez em 2012. De acordo com Albert Einstein, com a equação E=mc², maiores quantidades de energia e massa poderiam proporcionar a descoberta de novas partículas.
"Estamos explorando uma nova região com essas colisões como nunca fizemos antes", disse Daniela Bortoletto, física envolvida com a colaboração do CMS, trabalhando agora no ATLAS, uma experiência rival no LHC. "Nós estamos realmente explorando terras desconhecidas".
O grupo ATLAS também observa colisões entre um conjunto de dois feixes de prótons e está em processo de replicar o experimento CMS para contar o número de hádrons produzidos. Bortoletto disse que estas medidas são fundamentais para a física porque ajudam a "minerar diamante em um terreno cheio de sujeira". "É parte da humanidade o desejo de compreender de onde viemos", disse Bortoletto no canal Ciência Viva. "E nós fizemos muito bem em explicar uma série de fenômenos".
Bortoletto diz que as medidas descritas neste documento são necessárias para descobrirem novas partículas em um nível de energia mais elevado. Enquanto ela diz que as teorias por trás dos blocos de construção do universo são impressionantemente precisas, até agora, ela admite também que ainda há algo faltando. O Modelo Padrão, a teoria reinante da física de partículas, é baseada na ideia de que toda matéria é feita de partículas de dois tipos básicos, chamamos quarks e léptons, e as forças que agem sobre eles. No entanto, não é um projeto impecável, existem lacunas a preencher. E, por vezes, coisas não descobertas que poderiam ajudar os físicos.
Por exemplo, o Modelo Padrão não pode explicar a existência da gravidade. Também não explica a matéria escura, o material misterioso que supostamente compõem 85% do Universo. "Observações do Universo mostram que existe matéria e energia escuras", disse Bortoletto. "As partículas que constituem o Modelo Padrão explicam apenas 5% da composição do Universo".
A última partícula rara a ser descoberta em colisões de prótons fi o bóson de Higgs, que ajudou a confirmar a teoria reinante da física de partículas. O Higgs é pensado para explicar porque outras partículas têm massa, e sua existência foi prevista pelo Modelo Padrão. Agora que os pesquisadores sabem que uma colisão de prótons é eficiente, a busca de outras partículas raras poderia se tornar mais eficaz.
Lee disse que os novos resultados também poderiam contribuir de forma significativa para estudos sobre o início do universo, que foi extremamente denso e quente. Os investigadores disseram que agora pretendem estudar colisões de íons de chumbo, que produzem um meio extremamente denso que é pensado para imitar as condições do Universo logo após o Big Bang. "Com as colisões de íons de chumbo, podemos reproduzir o início do Universo em uma "pequena explosão", disse Lee. "Se pudermos entender como acontece uma colisão de próton, poderíamos ser capazes de obter mais algumas informações sobre o que acontece quando centenas dessas colisões ocorrem ao mesmo tempo". "Então poderemos ver o que é possível aprender sobre o início do Universo", acrescentou.
Fonte: Climatologia Geográfica
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