Grande Colisor de Hádrons
O Grande Colisor de Hádrons (português brasileiro) ou Grande Colisor de Hadrões (português europeu) - LHC da Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear, é o maior acelerador de partículas e o de maior energia existente do mundo. Seu principal objetivo é obter dados sobre colisões de feixes de partículas, tanto de prótons a uma energia de 7 TeV (1,12 microjoules) por partícula, ou núcleos de chumbo a energia de 574 TeV (92,0 microjoules) por núcleo. O laboratório localiza-se em um túnel de 27 km de circunferência, bem como a 175 metros abaixo do nível do solo na fronteira franco-suíça, próximo a Genebra, Suíça.
O LHC começou a ser construído em 1998 com a colaboração de mais de 100 países, conta com um túnel de 27 km de circunferência, ao custo de aproximadamente 7,5 bilhões de euros em 2010, está funcionando desde 10 de setembro de 2008. A primeira colisão entre prótons ocorreu em 30 de março de 2010.
Interrupção no funcionamento
Em 19 de setembro de 2008, ocorreu um incidente no setor 3-4 do LHC que resultou em grande vazamento de hélio no túnel. Segundo uma nota de imprensa publicada pelo CERN no dia seguinte, foram feitas investigações preliminares que apontaram como provável causa do problema um defeito na ligação elétrica entre dois ímãs, o que causou a falha mecânica. A Organização informou na nota que o setor teria de ser objeto de reparos, o que interromperia o funcionamento do LHC por, no mínimo, dois meses. Os reparos demorariam apenas alguns dias, mas o setor onde ocorreu o incidente deve ser esfriado para tornar possível a manutenção, consequentemente levando mais tempo.
O retorno ao funcionamento
Depois de ficar desligado por quatorze meses, o LHC foi religado na sexta-feira, dia 20 de novembro de 2009, segundo James Gilles, porta-voz do CERN. Os primeiros testes duram apenas uma fração de segundo, onde as partículas somente podem dar meia-volta ou uma volta em torno do anel do acelerador. A circulação de partículas no gigantesco equipamento começará em um primeiro momento em baixa energia, com 450 GeV, e quando os cientistas injetarem feixes em direções opostas se produzirão, a essa velocidade, as primeiras colisões. A partir de então, o experimento consistirá em ir aumentando progressivamente a potência da circulação dos prótons, até chegar ao momento mais esperado e temido por alguns: as primeiras colisões de partículas a velocidade próxima à da luz, cujos primeiros cálculos apontam para que possa ocorrer dois meses após seu religamento.
Run 3: terceira rodada operacional (2022)
No Run 3, todos os experimentos do LHC estarão analisando territórios anteriormente inexplorados em várias frentes.
Instalado no túnel do anterior LEP (ver foto à direita), e depois de ter sido completamente esvaziado antes de ser preparado como LHC, tem forma circular e um perímetro de 27 quilômetros. Ao contrário dos demais aceleradores de partículas, a colisão será entre prótons (português brasileiro) ou protões (português europeu), e não entre pósitrons e elétrons (como no LEP), entre prótons e antiprótons (como no Tevatron) ou entre elétrons (português brasileiro) ou electrões (português europeu) e prótons (como no HERA). O LHC irá acelerar os feixes de prótons até atingirem 7 TeV (assim, a energia total de colisão entre dois prótons será de 14 TeV) e depois fá-los-á colidir em quatro pontos distintos. A luminosidade nominal instantânea é 1034 cm−2s−1, a que corresponde uma luminosidade integrada igual a 100 fb−1 por ano. Com esta energia e luminosidade espera-se observar o bóson de Higgs e assim confirmar o modelo padrão das partículas elementares.
Possui um túnel a 100 metros ao menos debaixo da terra na fronteira da França com a Suíça, onde os prótons são acelerados no anel de colisão que tem cerca de 8,6 km de diâmetro. Amplificadores serão usados para fornecer ondas de rádio que são projetadas dentro de estruturas repercussivas conhecidas como cavidades de frequência de rádio. Exatamente 1232 ímãs bipolares supercondutores de 35 toneladas e quinze metros de comprimento agirão sobre as transferências de energias dentro do LHC. Os detectores de partículas ATLAS, ALICE, CMS e LHCb, que monitorizam os resultados das colisões, possuem mais ou menos o tamanho de prédios de cinco andares (entre 10 e 25 metros de altura) e 12 500 toneladas. O LHC custou cerca de três bilhões de euros ao contribuinte europeu.
Muitos físicos esperam que o Grande Colisor de Hádrons (LHC) ajude a responder a algumas das questões fundamentais em aberto da física, que concernem às leis básicas que governam as interações e forças entre as partículas elementares e a estrutura profunda do espaço e do tempo, particularmente a inter-relação entre a mecânica quântica e a relatividade geral. Esses experimentos com partículas de alta energia podem fornecer dados para sustentar diferentes modelos científicos. Por exemplo, o Modelo Padrão e o modelo sem Higgs (Higgsless model) necessitaram de dados experimentais de partículas de alta energia para validar suas previsões e permitir um maior desenvolvimento teórico. O Modelo Padrão foi completado pela detecção do bóson de Higgs pelo LHC em 2012. As colisões do LHC exploraram outras questões, incluindo: Outras questões em aberto que podem ser exploradas usando colisões de partículas de alta energia incluem:
Enquanto a maioria dos esforços do CERN se concentram no LHC, continuam a fazer-se experiências com outros aceleradores e instalações o que ainda constituir uma atividade importante da organização. Trata-se de experiências com alvo fixo, onde um feixe de partículas é atirado contra um alvo que tanto pode ser um sólido como um líquido ou um gás. Detalhes sobre ACE, ALPHA, ASACUSA, ATRAP, CAST, COMPASS, CLOUD, DIRAC no wikilink do artigo principal.
Em números
Alguns valores relativos às características do LHC para permitir fazer-se uma ideia da sua enormidade e do que esses valores representam à escala 'humana'!
Dos extremos
A circunferência exacta do LHC é de 26 659 m e contém 9 300 ímãs (magnetos). Além de ser o maior acelerador de partículas do mundo, unicamente uma oitava parte do seu sistema de criogenia já seria o maior 'frigorífico' do mundo! Todos os magnetos são pré-refrigerados a -193,2 °C (80 K) utilizando 10 080 t de nitrogênio líquido, antes de ser cheio com 60 t de hélio líquido que os levam a -271,3 °C (1,9 K), quase o zero absoluto. À sua velocidade máxima o trilião de protões lançados a 99,93 % da velocidade da luz, vão efectuar 11 245 vezes a volta do acelerador por segundo. Dois feixes de protões viajando cada uma energia máxima de 3,5 TeV, permitem assim a colisões frontais a 4 TeV, o que dará lugar a cerca de 600 milhões de colisões por segundo.
E preços
Este comparativo mostra diferentes despesas com outros projectos não forçosamente científicos e onde se vê que o seu custo é equivalente a três arranha-céus ou a duas estações de F1. Aliás o orçamento de uma grande equipa de F1 é equivalente ao custo total do material das experiências ATLAS ou CMS
E datas
A ideia do Grande Colisor de Hadrões (LHC) surgiu no princípio dos anos 80 do século XX quando o LEP Grande Colisor de Elétrons e Pósitrons, o precedente grande acelerador de CERN, ainda estava em … construção, mas os cientistas já tinham começado a pensar no 'após LEP' reutilizando o seu túnel de 27 km para aí instalar uma máquina muito mais potente. Fazer desse projecto científico ambicioso uma realidade, veio a tornar-se uma tarefa altamente complexa. Construção civil, tecnologia na ponta do progresso, novas abordagens de armazenamento de dados informáticos e análise de dados; um grande número de pessoas trabalharam arduamente durante anos para conseguir tais resultados:
